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🧲 Física · 11.º ano · Atividades Laboratoriais
AL 1.1 │ Queda livre: força gravítica e aceleração da gravidade
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📝 14 questões, da mais fácil à mais difícil
4 fáceis6 médias4 difíceis
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🟢 Nível fácil
1Fácil
Os alunos usaram uma craveira nesta atividade. Que grandeza mediram com este instrumento?
🔹 O diâmetro de cada esfera.
2Fácil
Seleciona a opção que completa a afirmação.
O valor da aceleração em queda livre é…
(A) … dependente da massa dos corpos, pelo que os valores da aceleração da gravidade variam.
(B) … independente da massa dos corpos, pelo que os valores da aceleração da gravidade são iguais.
(C) … dependente da massa dos corpos, pelo que os valores da aceleração da gravidade são iguais.
(D) … independente da massa dos corpos, pelo que os valores da aceleração da gravidade variam.
✔ Opção (B)
3Fácil
Seleciona a opção que apresenta, respetivamente, uma medição indireta e uma medição direta.
(A) O valor da aceleração gravítica e o diâmetro de uma esfera.
(B) A massa de uma esfera e o diâmetro de uma esfera.
(C) O diâmetro de uma esfera e o tempo de passagem entre duas células fotoelétricas.
(D) O valor da aceleração gravítica e o valor da velocidade.
✔ Opção (A)
🔹 g é calculado a partir de outras grandezas (medição indireta); o diâmetro lê-se diretamente na craveira (medição direta).
4Fácil
Explica o funcionamento das células fotoelétricas usadas nesta atividade e indica os intervalos de tempo que os alunos podem medir.
🔹 Cada célula tem um feixe de luz; quando o feixe é interrompido ou desimpedido, funciona como um interruptor que põe a contar ou para o cronómetro digital.
🔹 Podem medir-se o tempo de passagem da esfera em frente de cada célula (ΔtA, ΔtB) e o tempo que a esfera demora a ir de uma célula à outra (Δtqueda).
🟠 Nível médio
5Médio
Por que razão se pode usar a expressão v = D / Δt (própria de um movimento uniforme) para calcular a velocidade da esfera ao passar numa célula fotoelétrica?
🔹 O tempo de passagem da esfera pela célula é muito pequeno.
🔹 Nesse intervalo de tempo, a velocidade quase não varia: pode considerar-se constante e igual à velocidade média na passagem.
6Médio
A aceleração de uma esfera em queda livre, num certo local…
(A) … é inversamente proporcional à massa da esfera.
(B) … é diretamente proporcional à força gravítica que nela atua.
(C) … depende do diâmetro da esfera.
(D) … não depende da distância entre as células.
✔ Opção (D)
🔹 A aceleração de queda livre é g, igual para todas as esferas e em todos os pontos da queda (perto da superfície).
7Médio
O tempo que uma esfera demora a passar em frente da célula B…
(A) … diminui se a distância entre as células aumentar.
(B) … não depende da distância entre as células.
(C) … diminui se o diâmetro da esfera aumentar.
(D) … não depende do diâmetro da esfera.
✔ Opção (A)
🔹 Se a distância entre as células aumentar, a esfera cai durante mais tempo e chega a B com maior velocidade.
🔹 Com maior velocidade, percorre uma distância igual ao seu diâmetro em menos tempo.
8Médio
Qual das opções apresenta os esboços dos gráficos da componente escalar da aceleração, ay, e da componente escalar da velocidade, vy, da esfera em função do tempo, durante a queda? Considera desprezável a resistência do ar e um eixo Oy vertical, com origem na posição inicial da esfera e sentido positivo de cima para baixo.
✔ Opção (B)
🔹 Com o sentido positivo para baixo, a aceleração é positiva e constante.
🔹 A velocidade é positiva e o seu módulo aumenta linearmente com o tempo (parte de zero).
9Médio
O Bruno e o Alberto concluíram que a massa não influencia o módulo da aceleração da gravidade de esferas em queda livre. Esta conclusão é ______ o módulo da força gravítica que atua sobre cada esfera ______.
(A) falsa, apesar de … ser igual.
(B) falsa, uma vez que … é diferente.
(C) verdadeira, apesar de … ser diferente.
(D) verdadeira, uma vez que … é igual.
✔ Opção (C)
🔹 As esferas de maior massa sofrem uma força gravítica maior, mas a aceleração (g = Fg / m) é a mesma.
10Médio
A expressão da velocidade média permite determinar a velocidade da esfera na passagem por uma célula fotoelétrica. Que aproximação se faz e em que condições pode ser feita?
🔹 Considera-se que o módulo da velocidade da esfera é constante durante a passagem pela célula.
🔹 Isto é aceitável quando o tempo de passagem é muito pequeno (esfera pequena e rápida): a variação da velocidade nesse intervalo é desprezável e a velocidade média é praticamente igual à velocidade nesse instante.
🔴 Nível difícil
11Difícil
Mostra que a aceleração da gravidade não depende da massa do corpo em queda livre.
🔹 Em queda livre, a única força é a força gravítica exercida pela Terra (de massa MT e raio RT):
FR = Fg ⇔ m a = G MT m / RT2 ⇔ a = G MT / RT2
🔹 A massa do corpo, m, não aparece no resultado: a aceleração da gravidade não depende da massa do corpo em queda.
12Difícil
Em que medida o alinhamento do centro das esferas com o feixe das células fotoelétricas pode afetar o valor da aceleração da gravidade?
🔹 O feixe deve ser cortado pelo diâmetro da esfera: as células devem estar alinhadas com a vertical em que a esfera cai.
🔹 Se a esfera passar desalinhada, corta o feixe por uma dimensão menor do que o diâmetro e ΔtB medido é menor.
🔹 Como nos cálculos se usa o diâmetro, o vB calculado é superior ao verdadeiro e o valor de g obtido tem um erro por excesso.
13Difícil
Se a esfera for largada um pouco acima da célula A (em vez de imediatamente acima), como é afetado o valor de g calculado com g = vB / Δtqueda? Justifica.
🔹 A esfera passa em A com velocidade diferente de zero e demora menos tempo a chegar a B: Δtqueda é menor.
🔹 Ao calcular g = vB / Δtqueda, admitindo vA = 0, obtém-se um valor maior do que o verdadeiro (erro por excesso).
14Difícil
Partindo do repouso em A, a velocidade média da esfera entre as células é metade da velocidade em frente da célula B. A velocidade da esfera no ponto médio entre as células é maior, menor ou igual a essa velocidade média? Justifica.
🔹 No movimento uniformemente acelerado, a velocidade aumenta proporcionalmente ao tempo: a velocidade média é atingida a metade do tempo de percurso.
🔹 A primeira metade do percurso é feita a velocidades menores, por isso demora mais tempo do que a segunda: o ponto médio só é atingido depois de passar mais de metade do tempo.
🔹 Nesse instante, a velocidade já é maior do que a velocidade média.
