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fa10_questao_aula_sd1.docx Critérios específicos de classificação do Teste de Avaliação 1 – SD1 Questão de Aula 1 – SD1 Escola Data Nome N.° Turma Professor Classificação 1. Um arranha-céus tem uma plataforma panorâmica, à qual se pode aceder de elevador. A figura abaixo representa a energia cinética, , da cabina desse elevador, de massa 800,0 kg, em função da distância, d, desde o instante em que a cabina parte da base do edifício até ao instante em que atinge a plataforma. 1.1. A força gravítica que atua na cabina realiza um trabalho _____________ nos primeiros 3,9 m e um trabalho _____________ entre os 3,9 m e os 108,4 m. (A) … positivo … nulo (B) … positivo … positivo (C) … negativo … nulo (D) … negativo … negativo 1.2. Conclua se há conservação da energia mecânica do sistema cabina + Terra no deslocamento entre os 3,9 m e os 108,4 m. Apresente a fundamentação que lhe permite obter aquela conclusão. 1.3. O trabalho realizado pelas forças não conservativas que atuam na cabina é (A) positivo em todo o percurso. (B) positivo nos primeiros 108,4 m e negativo no resto do percurso. (C) positivo nos primeiros 3,9 m, nulo no percurso entre os 3,9 m e os 108,4 m e negativo no resto do percurso. (D) negativo em todo o percurso. 1.4. A intensidade da resultante das forças nos primeiros 3,9 m é (A) igual à intensidade da resultante das forças nos últimos 3,9 m. (B) superior à intensidade da resultante das forças nos últimos 3,9 m. (C) igual à intensidade da força gravítica, mas tem sentido contrário a esta. (D) inferior à intensidade da resultante das forças nos últimos 3,9 m. 2. Considere um bloco de massa m que se encontra numa varanda a uma altura H em relação ao solo. Considere ainda uma janela que se encontra a uma altura h em relação ao solo, como se mostra na figura. Podemos afirmar, corretamente, que a energia potencial gravítica do bloco, em relação à janela, é dada por: 1 (A) (B) (C) (D) 3. Um carrinho de massa m, inicialmente em movimento, desce uma rampa de 2,0 metros de comprimento, como representado na figura. As únicas forças que realizam trabalho durante a descida são o peso do carrinho e as forças não conservativas dissipativas. 3.1. Se a intensidade das forças não conservativas corresponde a 30% da intensidade do peso do carrinho, o seu valor poderá ser calculado a partir da expressão. (A) (B) (C) (D) 3.2. Qual dos diagramas seguintes representa corretamente a resultante das forças que atuam no carrinho, , durante a descida? 3.3. O valor do ângulo é (A) 2,5° (B) 0,25° (C) 75,5° (D) 14,5° ( ) mgHh + ( ) mgHh - mgh mgH 30 sin 100 mg a ´ sin mg a 30 100 mg ´ 70 100 mg ´ R F r a c E fa10_questao_aula_sd1_resolucao.docx Critérios específicos de classificação do Teste de Avaliação 1 – SD1 Resolução da Questão de Aula 1 – SD1 1. 1.1. Opção (D). Durante a subida, a energia potencial aumenta porque a altura aumenta . Logo, a variação da energia potencial gravítica é positiva. Sendo o trabalho da força gravítica dado pela expressão , conclui-se que o trabalho realizado pela força gravítica é negativo em todo o percurso. 1.2. Durante a subida, entre os 3,9 m e os 108,4 m, a energia potencial da cabina aumenta porque a altura aumenta . De acordo com o gráfico, no percurso considerado, a energia cinética permanece constante e, por isso, a variação de energia cinética é nula. Assim, sendo a variação da energia mecânica igual à soma da variação da energia potencial gravítica e da variação da energia cinética, , virá : a variação da energia mecânica será diferente de zero e positiva: . Conclui-se, por isso, que não há conservação da energia mecânica no trajeto considerado. 1.3. Opção (A). Como o trabalho das forças conservativas é igual à variação da energia mecânica virá: . Assim, o trabalho realizado pelas forças não conservativas é positivo em todo o percurso. 1.4. Opção (A). De acordo com o Teorema da Energia Cinética, . Como , então 2. Opção (B). Considerando como referência a janela, a energia potencial gravítica do bloco na janela será nula e na varanda será igual ao produto da massa, pela aceleração gravítica e pela altura do bloco em relação ao referencial escolhido. Assim, 3. 3.1. Opção (C). 3.2. Opção (B). A resultante das forças que atuam no carrinho: De acordo com o enunciado, a intensidade das forças não conservativas é igual a 30% da intensidade do peso do carrinho, . Assim, a resultante das forças que atuam no carrinho tem a direção do plano inclinado e sentido de baixo para cima (do plano). 3.3. Opção (D). 1 ( ) pg Emgh = mcpg EEE D=D+D mpg EE D=D finalinicial mm EE > NCNC mc FF EWWE D=Û=D rr NCNC pgpgpgm e send 0 Δ0 0 o FF EWEEEW +DÛ=DD>Þ>Þ> rr R c F EW D= r ( ) ( ) cc primeiros3,9múltimos3,9m EE D=-D ( ) ( ) ( ) ( ) RR R1R2 primeiros3,9múltimos3,9m primeiros3,9múltimos3,9m coscos FF WWFdFd qq =-Û´´=-´´Û rr ( ) ( ) ( ) RR primeiros3,9múltimos3,9m 11 FdFd Û´´=-´´-Þ ( ) ( ) RR primeiros3,9múltimos3,9m FF = ( ) pg EmHh =- NC 30 100 Fmg =´ RNCR xy FPNFFPP =++Û=+ rrrrrrr N + r NCRNCR sin0,3 x FFPFFmgmg a +Þ=-Û=-Û r RR 0,50 0,30,05 2,00 FmgmgFmg Û=´-´Û=-´ cateto oposto0,50 sinsin14,5 hipotenusa2,00 aaa =Þ=Þ=° ( ) pg Emgh = pg P WE =-D r