PROVA 115110 Págs.

EXAME NACIONAL DO ENSINO SECUNDÁRIO 12.O Ano de Escolaridade (Decreto-Lei n.O 286189, de 29 de Agosto)

Cursos Gerais e Cursos Tecnológicos

Diiraqão da prova: 120 minutos 2001

PROVA ESCRITA DE F~SICA

1." FASE 2." CHAMADA VEHSÃO 2

Na sua folha de respostas, indique claramente a versão da prova.

A ausência desta indicação implicará a anulação de todo o GRUPO I.

V.S.F.F.

1 15.v2/1

A prova é constituída por três Grupos: I , I1 e 111

O Grupo I tem seis itens de escolha múltipla.

Os Grupos I1 e 111 incluem questões de resposta aberta, envolvendo cálculos elou pedidos de justificação.

O Grupo 111 inclui questões relativas a uma actividade experimental.

A ausência de unidades ou a indicação de unidades incorrectas, no resultado final, terá a penalização de um ponto.

Utilize para o módulo da aceleração da gravidade g = 10 m S2

GRUPO I

Para cada uma das seis questões deste grupo são indicadas cinco

hipóteses A, B, C , D e E das quais só uma está correcta.

Escreva, na sua folha de respostas, a letra correspondente a hipótese que

seleccionar como correcta para cada questão.

Não apresente cálculos.

1. Um automóvel move-se numa estrada, com movimento uniforme, descrevendo uma trajectória ?r + +

curvilínea. Sejam v a velocidade do automóvel, 2 a sua aceleração, e a, e a,, respectivamente, as componentes normal e tangencial da aceleração do movimento. Nestas condições, podemos afirmar que ...

+ + + (A) ... a, = O , a, d e v é constante.

+ - + + (B) ... a , = O , a, +à e v é constante. + -9

(C) ... a é constante e v é variável. -+

(D) ... V tem a direcção de 2. -7' + -+ (E) ... v e constante e a = O .

2. Um projéctil é lançado obliquamente para cima com velocidade ?o. Considere desprezável o efeito da resistência do ar e que o movimento se inicia no instante t = O S.

Seleccione o gráfico que possa traduzir a variação, com o tempo t , da energia cinética, E,, do projéctil desde que é lançado até que atinge de novo o nível de lançamento.

V.S.F.F.

1 1 5 .V213

3. O corpo A representado na figura 1 está em repouso e apoiado contra uma parede vertical. -+ A força F representa a força de direcção horizontal e de módulo mínimo que é necessário aplicar sobre o corpo para o manter em repouso.

Fig. 1

-+ -+ -+ Sejam F, a força gravítica, e F, e R,, respectivamente, as componentes tangencial e normal da força que a parede exerce sobre o corpo. O coeficiente de atrito entre os materiais que constituem as superfícies do corpo e da parede é menor do que 1.

Nestas condições, verifica-se a relação:

(A) ' Fg

(B) Fa ' F,

(C) F = Fg

(D) Fg = RN

(E) F = F,

4. Um bailarino roda em torno de um eixo vertical, fixo num referencial inercial. É nula a soma dos momentos das forças exteriores, em relação a esse eixo.

Nestas condições, e em relação ao eixo de rotação, podemos afirmar que ...

(A) ... mesmo que o momento de inércia do bailarino varie, o seu momento angular mantém-se constante.

(B) ... mesmo que o momento de inércia do bailarino varie, a sua velocidade angular mantém-se constante.

(C) ... o momento angular do bailarino é constante em módulo mas varia em direcção e sentido.

(D) ... a um aumento do momento de inércia do bailarino corresponde um aumento do módulo da sua velocidade angular.

(E) ... a um aumento do módulo da velocidade angular do bailarino corresponde uma diminuição do módulo do momento angular.

5. Um corpo homogéneo, de massa 1,00 kg, suspenso de um dinarnómetro, é mergulhado

sucessivamente em dois líquidos, X e Y. Quando o corpo está totalmente irnerso no liquido X o

dinamómetro indica 6,O N e quando está totalmente imerso no Iíquido Y indica 8,O N.

Nestas condições, podemos afirmar que ...

(A) ... o volume do Iíquido deslocado pelo corpo é maior no Iíquido X do que no Iíquido Y.

(B) ... o volume de Iíquido deslocado pelo corpo é maior no Iíquido Y do que no liquido X.

(C) ... o líquido X é mais denso do que o Iíquido Y.

(D) ... o módulo da impulsão que o Iíquido X exerce sobre o corpo é 6,O N.

(E) ... o módulo da impulsão é maior no Iíquido Y do que no liquido X.

6. Observe a figura 2 e os dados nela inseridos. As cargas eléctricas pontuais q, , q,, q, e q, têm

igual módulo e estão em repouso nos vértices de um quadrado cujo centro é o ponto 0.

Nestas condições, podemos afirmar que no ponto O...

(A) ... o potencial eléctrico criado pelas quatro cargas eléctricas é positivo.

(B) ... o potencial eléctrico criado pelas quatro cargas eléctricas é nulo.

(C) ... o campo eléctrico criado pelas quatro cargas eléctricas tem direcção perpendicular ao plano do quadrado.

(D) ... o campo eléctrico criado pelas quatro cargas eléctricas é nulo.

(E) ... o campo eléctrico criado pelas quatro cargas eléctricas tem a direcção de um dos lados do quadrado.

Fig. 2

V.S.F.F.

1 15.v215

GRUPO I1

/ Apresente todos os cálculos que efectuar. I

I. Uma pequena esfera, de massa m descreve, num plano horizontal (figura 3), uma trajectória circular de raio R com movimento uniforme de frequência f. O fio que suspende a esfera é inextensivel, tem comprimento & e faz um ângulo 8 com a vertical. Despreze a massa do fio e os efeitos da resistência do ar e do atrito no ponto de suspensão.

Fig. 3

1 .I. Determine, em função de m, R e f , o módulo da resultante das forças que actuam na esfera.

1.2. Determine, em função de m, e f, o módulo da tensão que o fio exerce na esfera.

1.3. Verifique que a relação entre a frequência f do movimento da esfera e a distância h do plano da trajectória ao ponto O é traduzida pela expressão:

1.4. Calcule o numero de voltas que a esfera executa durante 3,6 s, se o plano da trajectória da esfera se encontrar a altura h = 80 cm do ponto 0.

2. Uma roldana fixa, com 10 cm de raio, suporta dois corpos A e B, através de um fio inextensível e de massa desprezável (figura 4). As massas dos corpos A e B são, respectivamente, 600 g e 400 g. Quando se abandona o sistema, o corpo A adquire aceleração de módulo 1,5 m S 2 , sem que o fio deslize sobre a gola da roldana. Despreze os efeitos da resistência do ar e do atrito no eixo.

2.1. Passe a figura 4 para a sua folha de respostas e represente as forças responsáveis pela aceleração A angular da roldana e pela aceleração dos corpos A e 6. Tenha em atenção o tamanho relativo dos vectores.

2.2. Calcule o módulo da aceleração angular da roldana. Fig. 4

2.3. Calcule os módulos das tensões exercidas pelo fio, no corpo A e no corpo 6, durante o movimento.

2.4. Calcule o momento de inércia da roldana, em relação ao seu eixo de rotação. Se não resolveu 2.2., considere os módulos das tensões exercidas pelo fio no corpo A e no corpo B, respectivamente, 4,8 N e 4,3 N.

3. Na figura 5, SI e Sq representam linhas equipotenciais de um campo eléctrico criado por uma carga eléctrica Q, considerada pontual, fixa no ponto D. As semi-rectas L, e L2 são perpendiculares a SI e S2 nos pontos de intersecção.

A força eléctrica que actua numa carga eléctrica q = -2,O x 1 0 - ~ C, considerada pontual, realiza o trabalho de 6,O x 1 0 - ~ J quando desloca a referida carga do ponto A para o ponto B.

3.1. Calcule a diferença de potencial, VA - VB, entre os pontos A e 6.

3.2. A carga eléctrica Q, que cria o campo eléctrico, é positiva ou negativa?

Justifique.

3.3. Qual é o valor do trabalho realizado pela força eléctrica que actua na carga eléctrica q, quando esta passa do ponto A para o ponto C? Justifique.

3.4. Passe a semi-recta L2 para a sua folha de respostas e desenhe dois vectores que possam representar o campo eléctrico criado pela carga Q nos pontos A e B. Tenha em atenção o tamanho relativo dos vectores.

V.S.F.F.

1 15.v217

GRUPO 111

p e s e n t e todas as justificagles necessárias. I 1. Realizaram-se dois ensaios para analisar o campo magnético na vizinhança de ímanes.

No primeiro ensaio, colocou-se um íman de forma paralelepipédica sobre uma mesa plana e horizontal. Sobre o iman pôs-se uma placa de vidro onde se espalhou, aleatoriamente, limalha de ferro. Esta, de imediato, orientou-se como ilustra a figura 6.

Fig. 6

No segundo ensaio, alinharam-se dois ímanes idênticos ao anterior de duas maneiras diferentes: numa delas, ficaram frente a frente dois pólos do mesmo nome; na outra, ficaram frente a frente dois pólos de nomes diferentes. As figuras 7 e 8 mostram como, procedendo de modo semelhante ao ensaio anterior, a limalha de ferro se orientou em ambos os casos.

Fig. 7 Flg. 8

1.1. Represente na sua folha de prova o iman da figura 6 e, com base na figura, desenhe uma linha de campo magnético.

1.2. Em qual das figuras, 7 ou 8, estão colocados frente a frente pólos de nomes diferentes dos imanes? Justifique.

A figura 9 ilustra a distribuição da lirnalha de ferro num plano perpendicular a direcção de um fio condutor comprido, percorrido por uma corrente eléctrica estacionária, de intensidade constante. A figura 10 ilustra a distribuição de pequenas sementes em suspensão num líquido isolante, em cuja

2.1.

2.2.

superfície assenta um eléctrodo circular que se comporta como uma carga eléctrica pontual.

Fig. 9 Fig. 10

Identifique as diferenças entre as linhas do campo magnético visualizadas na figura 9 e as linhas do campo eléctrico visualizadas na figura 10.

Como variam os módulos dos campos magnético e eléctrico ao longo de cada uma das respectivas linhas de campo?

Uma bobina é percorrida por uma corrente eléctrica estacionária, de intensidade constante, que cria, na sua vizinhança, um campo magnético muito mais intenso do que o campo magnético terrestre. Na proximidade dos extremos da bobina e no seu interior colocaram-se pequenas agulhas magnéticas que se orientaram como se indica na figura 11. Nas figuras 11A e 11 B as setas pretendem indicar um possível sentido da corrente eléctrica.

Fig. 11 Fig. 11A Fig. 118

Qual das figuras, 1 I A ou 11 B, indica o sentido da corrente eléctrica que percorre a bobina?

FIM

V.S.F.F.

11 5.v219

GRUPO I ................................................... 60 pontos

I. ..................................................................................................................... 10 pontos 2. ..................................................................................................................... 10 pontos 3. 10 pontos ..................................................................................................................... 4. ..................................................................................................................... 10 pontos 5. ..................................................................................................................... 10 pontos 6. ..................................................................................................................... 10 pontos

................................................. GRUPO I1 110 pontos

1 ...................................................................................................................... 1.1. 12pontos ...................................................................................... 1.2. ...................................................................................... 10 pontos 1.3. ...................................................................................... 12 pontos 1.4 ........................................................................................ 7pontos

2 ...................................................................................................................... 2.1. ...................................................................................... 10 pontos 2.2. ...................................................................................... 4pontos 2.3. ...................................................................................... 10 pontos 2.4. ...................................................................................... 13 pontos

3. ..................................................................................................................... 3.1. 8 pontos ...................................................................................... 3.2. ..................................................................................... 8 pontos 3.3. ...................................................................................... 9 pontos 3.4 ....................................................................................... 7pontos

............................ GRUPO I11

1 ...................................................................................................................... 1 .I. ...................................................................................... 4 pontos 1.2. ....................................................................................... 7 pontos

2. ..................................................................................................................... 2.1. ...................................................................................... 6 pontos 2.2 ........................................................................................ 6pontos

41 pontos

37 pontos

32 pontos

.................... 30 pontos

11 pontos

12 pontos

7 pontos

TOTAL ............................................... 200 pontos

PROVA 115lC/5 Págs.

EXAME NACIONAL DO ENSINO SECUNDÁRIO 1 2 . O Ano de Escolaridade (Decreto-Lei n.O 286189, de 29 de Agosto)

Cursos Gerais e Cursos Tecnológicos

Duração da prova: 120 minutos 2001

PROVA ESCRITA DE F~SICA

1 . V A S E 2.a CHAMADA

COTAÇÕES

.................................................... GRUPO I 60 pontos

1. ..................................................................................................................... 10 pontos

2. ..................................................................................................................... 10 pontos 3. 10 pontos .....................................................................................................................

4. ..................................................................................................................... 10 pontos

5. ..................................................................................................................... 10 pontos

6. ..................................................................................................................... 10 pontos

................................................. GRUPO I1 110 pontos 1 ...................................................................................................................... 41 pontos

12 pontos 10 pontos 12 pontos 7 pontos

................... 37 pontos 10 pontos 4 pontos

10 pontos 13 pontos

32 pontos ................... 8 pontos 8 pontos 9 pontos 7 pontos

GRUPO 111 .................................................. 30 pontos

1. ..................................................................................................................... 11 pontos 1 . I . ...................................................................................... 4 pontos 1.2. ....................................................................................... 7 pontos

2. ..................................................................................................................... 12 pontos 2.1. ...................................................................................... 6 pontos 2.2. ....................................................................................... 6 pontos

3. ..................................................................................................................... 7 pontos

TOTAL .................................................... 200 pontos

V.S.F.F.

1 1 5/C/1

Critérios Gerais A sequência de resolução apresentada para cada item deve ser interpretada como uma das sequências possíveis. Deverá ser atribuída a mesma cotação se, em alternativa, for apresentada outra igualmente correcta. As cotações parcelares só deverão ser tomadas em consideração quando a resolução não estiver totalmente correcta. Se a resolução de um item apresentar erro exclusivamente imputável a resolução do item anterior, deverá atribuir-se, ao item em questão, a cotação integral. A ausência de unidades ou a indicação de unidades incorrectas, no resultado final, terá a penalização de um ponto. A penalização por erro de cálculo está indicada nas cotações parcelares.

Critérios Específicos

GRUPO I VERSÃO I VERSAO 2

1. (C) ......................... (B) ........................................................................... 10 pontos 2. (C) ......................... (C) ........................................................................... 10 pontos 3. (E) ......................... (A) ........................................................................... 10 pontos 4. (B) ......................... (A) ........................................................................... 10 pontos 5. (C) ......................... (C) ........................................................................... 10 pontos 6. (E) ......................... (A) .......................................................................... 10 pontos

60 pontos Se o examinando seleccionar mais do que uma hipótese em uma ou mais respostas, atribuir a cotação zero a essa ou essas respostas.

GRUPO I1 1. (41 pontos)

1.1. ................................................................................................................................. 12 pontos F - m a , ................................................................................................ 3 pontos R -

P a, = - ou a, = W'R ......................................................................... 3 pontos R

v = 2 n R f o u ~ = 2 n f ........................................................................... 3pontos FR = 4 rc2mf2 R ...................................................................................... 3 pontos

1.2. ................................................................................................................................. 10 pontos FR = T sin6 ........................................................................................... 4 pontos R = sin 8 ........................................................................................... 2 pontos Determinação de T = 4 n2m & f ............................................................ 4 pontos

1.3. ................................................................................................................................. 12 pontos T cos 8 = m g ......................................................................................... 4 pontos

h COS 8 = - ......................................................................................... 3 pontos

........... Substituição e determinação da expressão dada ........ (3 + 2) 5 pontos

............................................... A transportar 94 pontos

Transporte ................................................ 94 pontos

1.4. ................................................................................................................................. 7 pontos

Substituição e cálculo de f ..................................................................... 4 pontos

Calculo do número de voltas n = 2 ................................................... 3 pontos

2. (37 pontos)

10 pontos ................................................................................................................................. + -> Roldana: T i e T i ................................................................................ 2 pontos

................................................................................. TA > T i 2 pontos , ' +

Corpo A: TA e FgA ................................................................................. 1 ponto ................................................................................. TA C: FgA 2 pontos

+ +.. Corpo B: TB e F,, ................................................................................ 3 ponto

................................................................................. TB z F,, 2 pontos

2.2. ................................................................................................................................. 4 pontos ................................................................................................... a = a R 2 pontos

.......................... Substituição e cálculo de a = 15 rad sp2 (1 + 1 ) ........ 2 pontos

2.3. ............................................................................................................................... 10 pontos ............................................................................................ aA = aB = a 2 pontos

..................................................................................... FgA - TA = mA a 3 pontos

..................................................................................... TB - Fg, = me a 3 pontos ......... ........ Substituição e cálculo de TA = 5 , l N e TE = 4,6 N (1 + 1) 2 pontos

2.4. ................................................................................................................................. 13 pontos + 4

ZM = I a ............................................................................................. 4 pontos (TA - TE) R = I a ................................................................................... 5 pontos

................ Substituição e calculo de I = 3,3 x I O - ~ kg m2 (3 + 1 ) ....... 4 pontos

3. (32 pontos)

3.1. 8 pontos ................................................................................................................................. ................................................................................. w F E = q (VA - VB) 4 POI~~OS

Substituição e cálculo de V, - V, = -3,O V ..................... (2 + 2 ) ....... 4 pontos

3.2. ................................................................................................................................. 8pontos Q > O ..................................................................................................... 2 pontos Justificação ............................................................................................. 6 pontos Como o trabalho da força eléctrica que actua na carga 9 < O é positivo, esta carga é atraída para a carga Q.

Ou VA < VB 3 O campo eléctrico tem o sentido de B para A logo a carga que cria o campo e positiva.

............................................... A transportar 154 pontos

V.S.F.F.

Transporte ................................................. 154 pontos

3.3. ................................................................................................................................. 9pontos W = 6,O x 10-=J .................................................................................... 3 pontos

Justificação ............................................................................................ A+B A+C

v c = v B 3 w = W e w ~ + ' = o J 6 pontos

3.4. ................................................................................................................................. 7pontos

Direcção ................................................................................................. 2 pontos

Sentido ................................................................................................... 2 pontos

.... EB > EA 3 pontos

GRUPO 111

1. ( I 1 pontos)

................................................................................................................................. Se o examinando não assinalar o sentido da linha de campo, terá a cotação zero

................................................................................................................................. Figura 8 ................................................................................................. 2 pontos Justificação ............................................................................................ 5 pontos A orientação da limalha de ferro entre os ímanes indica que as linhas de campo se dirigem de um pólo para o outro e pólos de nomes dife- rentes atraem-se.

2. (12 pontos)

2.1. ................................................................................................................................ ............. As linhas do campo magnético são fechadas e circulares 3 pontos

As linhas do campo eléctrico são abertas e radiais ........................ 3 pontos

2.2. ................................................................................................................................ Permanece constante ao longo de uma linha de campo magnético (figura 9) ................................................................................................. 3 pontos

O módulo do campo eléctrico diminui quando a distância do ponto a

carga que cria o campo aumenta (figura 10) ....................................... 3 pontos

3. (7 pontos) 11B ..................................................................................................................................

4 pontos

7 pontos

6 pontos

6 pontos

7 pontos

TOTAL ................................................. 200 pontos

EXAMES NACIONAIS DO ENSINO SECUNDÁRIO, 2001 - 1." Fase, 2." Chamada GRELHA DE CLASSIFICAÇAO - F~SICA (Código 115)

I I Data - - - O Professor Corrector