Física Experimental para o Ensino I - Gabarito das Autoatividades

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FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O 
ENSINO I
2019
Prof. Robson Lourenço Cavalcante
GABARITO DAS 
AUTOATIVIDADES
2
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
TÓPICO 1 - QUESTIONÁRIO
EXPERIMENTO: MEDIDAS COM RÉGUA MILIMETRADA
Respostas do questionário
1 Com as réguas trabalhadas no experimento, qual delas apresenta 
uma melhor precisão? Justifique.
R.: A régua que apresenta uma melhor precisão é a milimetrada, pois é possível 
obtermos medidas de até décimos de milímetro.
2 Quais as suas propostas para melhorar a precisão da medida das 
dimensões do cilindro?
R.: Para melhorar a precisão das medidas das dimensões do cilindro podemos 
usar o paquímetro ou o micrômetro.
3 Determine os valores das medidas abaixo. (VER DESENHO)
R.: Possíveis valores (pode variar para cada aluno)
a) L = 2,2 cm
b) L = 3,7 cm
c) L = 3,0 cm
d) L = 3,4 cm
e) L = 12,9 mm
f) L = 20,0 mm
g) L = 26,5 mm
h) L = 33,1 mm
4 Quais são as fontes de erros nesse experimento ? É possível eliminá-las? 
R.: As possíveis fontes de erros são: leitura do instrumentador, erro de 
paralaxe, instrumento de medida. Não é possível eliminá-las pois os erros são 
intrínsecos ao processo de medição.
UNIDADE 1 - QUESTIONÁRIO
3
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
EXPERIMENTO: MEDIDAS COM O PAQUÍMETRO
Respostas do questionário
1 Qual é a menor fração em milímetros apresentada no paquímetro 
usado neste experimento?
R.: Dependendo do tipo de paquímetro que vai ser usado, a menor fração 
pode ser dada por:
 
- Se o Vernier possui 10 divisões, teremos: menor fração 0,1 mm 
- Se o Vernier possui 20 divisões, teremos: menor fração 0,05 mm
- Se o Vernier possui 50 divisões, teremos: menor fração 0,02 mm
2 Quais as dificuldades encontradas ao fazer medições com o 
paquímetro?
R.: Possíveis dificuldades que podem ser encontradas: manuseio do 
instrumento, leitura correta do nônio.
3 Quais são as diferenças entre as medidas obtidas com uma régua 
milimetrada e o paquímetro?
R.: Com a régua milimetrada é possível fazer medições até décimos de 
milimetro, porém com o paquímetro, dependendo da resolução, é possível 
obtermos medições de décimos, centésimos ou milésimos de milímetro.
4 Usando o resultado do experimento de Medidas com a régua 
milimetrada, calcule o erro percentual na obtenção do volume do 
cilindro com a o paquímetro? Que resultados você esperava obter?
R.: Este resultado é do aluno.
5 Se você tivesse um pedaço de cano, como você mediria o valor do 
diâmetro interno? Explique.
R.: Conforme a figura 10 colocaria na parte interna do cano as orelhas fixa e 
móvel do paquímetro.
6 Quais são as fontes de erros nesse experimento ? É possível eliminá-las?
R.: As possíveis fontes de erros são: leitura do instrumentador, erro de 
paralaxe, instrumento de medida. Não é possível eliminá-las pois os erros são 
intrínsecos ao processo de medição.
4
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
7 Explique porque é importante fazer uma medição usando um 
paquímetro do que usar uma régua milimetrada. 
R.: A importância está relacionada com a melhor resolução que o paquímetro 
oferece em relação à régua.
EXPERIMENTO – QUEDA LIVRE
Respostas do questionário
1 Com os resultados dos tempos, calcule os valores médios do tempo
 (t ) para cada altura, e escreva-os na tabela. 
R.: O aluno usará a equação da altura em função do tempo e, para cada altura, 
irá encontrar o tempo de queda e depois calculará a média.
2 Calcule os valores dos tempos médios ao quadrado ( 2t ) para cada 
altura e escreva na Tabela 1 e Tabela 2 os resultados obtidos. 
R.: Procedimento já descrito na questão
3 Faça no computador e no papel milimetrado o gráfico H em função de t .
R.: Ao construir uma tabela no software a escolha espera-se que seja 
construído uma parábola com os dados H versus t.
4 Faça no computador e no papel milimetrado o gráfico H em função de 
2t .
R.: Ao construir uma tabela no software a escolha espera-se que seja 
construído uma reta com os dados H versus t2.
5 Usando a coluna de H e 2t para cada tabela, encontre a equação 
da melhor reta obtida pela Regressão linear (y = mx + n) e construa 
o gráfico no papel milimetrado para os dois objetos usados no 
experimento.
R.: Orientar o aluno para usar as equações da Regressão linear para encontrar 
os coeficientes linear n e angular m.
6 Ao encontrar a melhor reta, retire o coeficiente angular m, faça a 
igualdade e obtenha a aceleração da gravidade experimental em cm/s2 
para os dois objetos usados no experimento usando a equação abaixo:
5
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
exp
exp1 exp2
g
g = _____________ m = g = _____________
2
R.: Orientar o aluno para substituir os coeficientes angulares m.
7 Determine o erro percentual entre a aceleração da gravidade obtida 
experimentalmente e o valor padrão 981 cm/s² para cada objeto 
escolhido. (VER EQUAÇÃO NO LIVRO TEXTO)
R.: Procedimento já explicado na questão usando a equação do erro percentual.
8 Ao estudar o movimento de queda livre neste experimento, o que 
você pode concluir com os resultados encontrados para a aceleração 
da gravidade?
R.: Se todos os procedimentos forem realizados com bastante cuidado espera-
se que o resultado seja próximo ao valor da gravidade local.
9 Existe a possibilidade de melhorarmos o resultado encontrado para 
a aceleração da gravidade ?
R.: Sim. Uma delas é na utilização de cronômetros digitais acompanhados de 
sensores.
10 Qual seria a diferença se tivéssemos usado um cronômetro digital 
acompanhado de sensores na largada e chegada do objeto ao chão 
em relação ao cronômetro digital usado no celular?
R.: A diferença é que quando se usa o cronômetro digital do celular há a 
influência do experimentador no tempo de reação que varia para cada 
um. Porém esses problemas relacionados com o tempo de reação do 
experimentador não são encontrados se usamos o cronômetro digital com os 
sensores. Claro que os erros não são eliminados, mas sim reduzidos.
11 O tempo de queda livre para cada objeto varia em função das suas 
massas? Justifique.
R.: Quando desprezamos a resistência do ar a massa não interfere nos 
resultados obtidos para o tempo de queda.
6
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
12 Quais são as fontes de erros nesse experimento ? É possível eliminá-las?
R.: Os possíveis erros são: registro no tempo de queda, incertezas dos 
instrumentos etc.
13 No experimento de queda livre você teve a oportunidade de 
encontrar a aceleração da gravidade usando uma pequena esfera. 
Se você fosse realizar o mesmo experimento com uma folha de 
papel não amassada e a soltasse na posição horizontal, você teria 
condições de determinar a aceleração da gravidade ? Justifique.
R.: Quando soltamos a folha não amassada na posição horizontal estamos 
proporcionando um aumento da força de resistência do ar e isso faze com que 
a aceleração da folha durante a queda não seja a da gravidade e isso dificulta 
a obtenção da aceleração da gravidade.
EXPERIMENTO: DETERMINAÇÃO DA ACELERAÇÃO DE UM ANEL
Respostas do questionário
1 Registre os tempos obtidos em cada medida e o respectivo tempo 
médio na tabela abaixo. (VER TABELA NO LIVRO TEXTO)
R.: É importante que para cada medida de tempo realizada o anel deve sempre 
ser solto do mesmo local.
2 - Encontre a aceleração para cada instante usando a equação abaixo
( )
2
0 0
at
x t = x + v t + 
2
OBS: v0 = 0 m/s (o anel é solto do repouso); x0 = 0 (podemos considerar que o 
local onde o anel foi solto é a origem) e x será a distância L percorrida no fio.
A aceleração média será obtida por meio da seguinte equação:
1 2 3 4a +a +a +amédia=
4
a
R.: Atividade já detalhada no questionário;
7
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
3 Encontre a velocidade com que o anel chegará no ponto B usando a 
equação V(t) = V0 + at
 OBS: Use o tempo médio e as informações do item 2.
R.: Lembre-se de que o objeto foi solto, logo velocidade inicial nula e deve ser 
usado o tempo médio.
4 Será que é possível melhorar a obtenção do tempo de percurso? 
Forneça propostas.R.: Para que possamos obter uma melhor medida para o tempo é necessário 
que tenhamos sensores nos pontos A e B para o melhor registro do tempo de 
percurso, reduzindo os erros causados por um experimentador.
5 Será que se diminuirmos os atritos no fio de náilon haverá um aumento 
na aceleração? Justifique.
R.: Sim. Quando reduzimos a dificuldade (atrito) encontrado pelo anel durante 
a descida aumentamos a variação da velocidade e assim aumentamos a 
aceleração. 
6 Quando realizamos um experimento não podemos acreditar no 
resultado de apenas uma medida. Porque é de suma importância 
realizarmos o experimento diversas vezes para obtermos o valor mais 
provável (média aritmética) a ser utilizado nos cálculos da medida de 
uma determinada grandeza? 
R.: Quando repetimos uma experiência aumentamos as chances de 
determinarmos o valor mais provável de uma grandeza física, verificando se o 
sistema vai se comportar de maneira aproximada a cada medida.
7 O que aconteceria com o valor da aceleração se você mudasse apenas 
a posição do ponto B? Refaça os procedimentos para a comprovação 
da sua análise.
R.: Se mudarmos a posição do ponto B o valor da aceleração vai mudar, pois 
estaremos mudando a inclinação do fio e assim, a distância percorrida.
8 O valor da aceleração encontrado nos dois casos seria o mesmo ou 
diferente se você mudasse a massa do anel? Justifique.
8
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
R.: Com a redução da força de atrito adicionando óleo no fio espera-se que a 
aceleração não se altere com a mudança na massa do anel.
9 Quais são as fontes de erros nesse experimento ? É possível eliminá-las? 
R.: Fontes de erros: Medição do tempo de percurso, incertezas dos 
instrumentos, etc. É praticamente impossível retirarmos essas fontes de erros.
10 Como você explicaria o movimento de descida do anel ? Era mesmo 
para ele descer ? 
R.: O movimento de descida do material é motivado por uma componente da 
força peso ao longo da trajetória no fio. Claro que, numa situação real, a força 
de atrito dificulta esse movimento gerando uma força contrária, mas colocando 
óleo no fio reduzimos essa dificuldade fazendo com que a componente do 
peso seja superior à força de atrito proporcionando a descida do objeto.
11 Se o movimento do anel ao descer pela corda é com aceleração 
constante, por que foram encontrados valores diferentes para cada 
medida?
R.: Primeiramente estamos falando de um processo experimental que contém 
erros durante o processo de medida e isso faz com que para cada medida o valor 
da aceleração seja diferente, mas não muito grande. Por isso que é importante 
fazer o experimento várias vezes para verificar qual é a tendência do valor da 
aceleração e com isso obtermos um valor médio (valor mais provável).
EXPERIMENTO – LANÇAMENTO HORIZONTAL
Respostas do questionário
1 Escreva as expressões matemáticas para o lançamento horizontal.
R.: As expressões utilizadas para esse movimento são
2gt
H=
2
 altura
x = vxt distância horizontal
9
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
2 Determine a expressão matemática para o cálculo da velocidade, Vexp, 
quando o objeto chega no chão. 
R.: A expressão matemática para o cálculo da velocidade, Vexp, quando o objeto 
chega no chão é dada por 2 2
x yv= v +v onde vy = gt
3 Preencha a tabela abaixo com os dados obtidos no experimento. (VER 
TABELA NO LIVRO TEXTO)
R.: Atividade realizada pelo aluno, pois depende dos dados experimentais 
obtidos por ele.
4 Determine o valor experimental da gravidade para cada altura e 
depois obtenha uma média e faça a análise de erros com o valor 
padrão ao nível do mar e à latitude de 45°, g = 9,81 m/s2.
R.: Com os dados da altura e do tempo médio o aluno vai substituir na equação 
2gt
H=
2
 e assim encontrar o valor da gravidade.
5 Com o alcance médio e o tempo médio obtido para cada altura, 
encontre a velocidade horizontal de lançamento, com a sua respectiva 
incerteza, para cada altura usada no experimento.
R.: Atividade realizada pelo aluno, pois depende dos dados experimentais 
obtidos por ele.
6 Usando a conservação de energia mecânica, determine para cada 
altura, a velocidade com que a esfera chega no chão.
R.: Nesta atividade poderá ser usada a conservação da energia mecânica entre 
os pontos de saída da rampa e o ponto de chegada. Com isso, a velocidade de 
chegada no solo será dada por:
2
xv= v +2gH
7 Coloque todas essas medidas numa tabela.
R.: Atividade realizada pelo aluno.
10
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
8 Se no experimento de lançamento horizontal tivéssemos uma esfera 
com uma massa duas vezes maior do que você usou, o seu resultado 
para a aceleração da gravidade seria o mesmo? Justifique.
R.: Uma vez que no experimento estamos desprezando a resistência do ar, a 
aceleração do objeto continuará sendo a aceleração da gravidade.
9 Quais são as fontes de erros nesse experimento? É possível eliminá-las? 
R.: As principais fontes de erros para este experimento estão relacionadas 
com a medição do tempo de percurso e o alcance obtido. Para eles estão 
incluídos também as incertezas dos instrumentos. É praticamente impossível 
retirarmos essas fontes de erros.
TÓPICO 2 - QUESTIONÁRIO
EXPERIMENTO: CONSERVAÇÃO DE ENERGIA
Respostas do questionário
1 Registre as alturas e os respectivos tempos obtidos na tabela abaixo. 
(VER TABELA NO LIVRO TEXTO)
R.: Atividade realizada pelo aluno, pois depende dos dados experimentais 
obtidos por ele.
2 Com os dados obtidos na tabela 1, determine o valor para a aceleração 
e a velocidade quando o carrinho chegar no ponto B. (VER TABELA NO 
LIVRO TEXTO)
R.: Com os resultados do item 1 e a distância D percorrida ao longo da rampa, 
o aluno pode substituir na equação 
2at
D=
2
. 
11
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
3 Com os resultados do item 1 e 2, complete a tabela abaixo com os 
respectivos valores da energia potencial gravitacional e energia 
cinética. Use g = 9,81 m/s2. (VER TABELA NO LIVRO TEXTO)
R.: Com as equações Epot = mgh e 
2
c
mV
E =
2
o aluno pode preencher a tabela.
4 O que você observou nos resultados da energia potencial gravitacional 
e energia cinética? Era esperado esse resultado? Justifique.
R.: Espera-se que os resultado sejam parecidos. Eles não serão iguais pois é 
uma atividade experimental que contém fatores que foram desprezados no 
movimento.
5 A energia mecânica se conserva? 
R.: Resposta do aluno.
6 Quais são as fontes de erros nesse experimento ? É possível eliminá-las?
R.: A principal fonte de erro para este experimento está relacionada com a 
medição do tempo de percurso, medição da altura e distância percorrida. Claro 
que estão incluídos também as incertezas dos instrumentos. É praticamente 
impossível retirarmos essas fontes de erros.
7 O que você faria para melhorar as medidas?
R.: Para reduzirmos o erros relacionados com o tempo registrado poderíamos 
usar sensores posicionados na saída (ponto A) e chegada (ponto B).
8 Como você classificaria o movimento do carrinho no plano inclinado?
R.: Como é um movimento de descida ao longo do plano inclinado a velocidade 
do carrinho aumenta, o que gera um movimento acelerado.
9 Se este experimento fosse realizado em um ambiente de gravidade 
zero o que aconteceria?
R.: Ele não desceria.
12
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
10 A inclinação do plano inclinado influencia no valor da aceleração?
R.: Sim, pois a aceleração do carrinho ao longo do plano inclinado sem atrito 
é dada por a = gsen (θ)
EXPERIMENTO: COLISÕES ELÁSTICAS EM PÊNDULOS
Respostas do Questionário
1 Registre as alturas obtidas pela esfera 1 na tabela abaixo. (VER 
TABELA NO LIVRO TEXTO)
R.: Atividade realizada pelo aluno, pois depende dos dados experimentais 
obtidos por ele.
2 Calcule a velocidade da esfera 1 imediatamente antes de colidir com a 
esfera 2 e registre na tabela abaixo. Use g = 981 cm/s2. (VER TABELA 
NO LIVRO TEXTO)
R.: Nesta questão o aluno pode usar o princípio da conservação da energia 
chegando a seguinte equação( )1v= 2g h - h
3 Com o resultado das velocidades, calcule o momento linear das esferas 
imediatamente antes da colisão e registre-as na tabela abaixo. (VER 
TABELA NO LIVRO TEXTO)
R.: Nesta questão o aluno pode usar a equação do momento linear usando a 
seguinte equação p = mv
4 Após a colisão, registre na tabela abaixo para cada medida, a altura 
atingida pela esfera 2. (VER TABELA NO LIVRO TEXTO).
R.: Nesta etapa o aluno pode usar o princípio da conservação de energia 
mecânica.
5 Com o resultado obtido no item 4, o que você pode afirmar em relação 
ao tipo de colisão sofrida pelas esferas ?
R.: Resposta do aluno.
13
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
6 Você acha que houve uma possível conservação de energia?
R.: Resposta do aluno.
7 Se houve conservação de energia, registre na tabela o valor da 
velocidade da esfera 2 imediatamente APÓS a colisão para cada 
medida. Use g = 981 cm/s2. (VER TABELA NO LIVRO TEXTO).
R.: Nesta questão o aluno pode usar o princípio da conservação do momento 
linear ou quantidade de movimento.
Pantes = Pdepois
m1v1 = (m1 + m2)V
8 Considere agora três esferas iguais (volume e massa) presas em um 
pêndulo em repouso conforme o experimento. O que aconteceria se 
levantássemos uma das esferas uma certa altura e soltássemos? 
Justifique a sua resposta.
R.: Como as esferas têm a mesma massa, quando puxamos a primeira esfera e 
a soltamos a esfera do meio vai ficar parada e a esfera da outra extremidade 
vai se elevar.
TÓPICO 3 - QUESTIONÁRIO
EXPERIMENTO: EQUILÍBRIO DOS CORPOS RÍGIDOS
Respostas do questionário
1 Como você definiria um corpo rígido?
R.: Um corpo rígido é definido como um conjunto N de partículas onde a 
distância entre elas não muda em relação ao tempo.
2 Quando um corpo extenso está sujeito à ação de forças de resultante 
não nula, o que poderá acontecer com ele?
R.: Aqui temos duas situações:
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FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
- A primeira está relacionada com forças que não atuam numa direção que 
passa pelo eixo de rotação. Desta forma, com resultante nula ou não, o 
objeto vai rotacionar.
- O segundo caso é quando a linha de ação das forças passa pelo eixo de 
rotação. Mesmo tendo força resultante nula ou não o objeto nunca vai 
rotacionar, permanecendo em equilíbrio de rotação.
3 Como você definiria o braço de alavanca? Ele é importante ? Justifique.
R.: O braço de alavanca é definido como a distância perpendicular da linha de 
ação da força em relação ao eixo de rotação.
4 Quando aplicamos uma força no eixo de rotação da barra do 
experimento ela vai rotacionar? Justifique o motivo.
R.: A barra não vai rotacionar pois o braço de alavanca é nulo, ou seja, a linha 
de ação da força aplicada passa no eixo de rotação.
5 Quais são as condições para que um corpo rígido fique em equilíbrio?
R.: Para que um corpo fique em equilíbrio temos duas situação:
∑ FR = 0 Força resultante nula (equilíbrio de translação)
∑ MR = 0 Momento resultante nulo (equilíbrio de rotação)
6 Quais são as fontes de erros nesse experimento ? É possível eliminá-las?
R.: As possíveis fontes de erros estão nas medidas do braço de alavanca com 
a régua, erros associados com o instrumentador, etc.
EXPERIMENTO: MÁQUINA DE ATWOOD
Respostas do questionário
1 Por que dizemos que não pode haver deslizamento do fio na polia?
R.: Porque se houver deslizamento a polia não vai rotacionar.
2 Se você utilizasse outros objetos com diferentes formatos 
geométricos mas com a mesma massa dos objetos usados neste 
experimento, você iria encontrar a mesma aceleração ou um valor 
diferente? Justifique.
R.: Iríamos encontrar a mesma aceleração pois os objetos pendurados 
possuem a mesma massa.
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FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
3 Se você fizesse este experimento com uma outra polia de raio 
diferente, o que aconteceria com a aceleração?
R.: O valor da aceleração vai ser outro valor.
4 Qual é o significado físico do momento de inércia?
R.: O momento de inércia é uma grandeza relacionada com a maneira como 
a massa está distribuída em torno do corpo, gerando assim comportamentos 
diferentes quando o colocamos para rotacionar em torno de um eixo. Esses 
comportamentos podem gerar uma facilidade ou dificuldade para colocar 
o objeto em rotação em torno de um eixo. Quanto maior for o momento de 
inércia em torno de um eixo maior será a dificuldade que vamos ter para 
rotacioná-lo e vice-versa.
5 Se os corpos suspensos com massa m1 = m2, tivessem a mesma massa 
o que aconteceria?
R.: Com massas iguais os objetos estarão em equilíbrio estático.
UNIDADE 1
TÓPICO 1 - AUTOATIVIDADE
1 O paquímetro é um instrumento que fornece medidas das dimensões 
de um objeto com muito mais precisão do que uma régua milimetrada. 
Mas muitos estudantes não sabem que inicialmente ele foi inventado 
pelo matemático português Pedro Nunes (1502-1578) muito tempo 
atrás e depois foi aprimorado pelo matemático francês Pierre Viernier 
(1584-1638), fornecendo explicações mais detalhadas para a leitura 
do nônio, possibilitando leituras de até centésimos de milímetros. 
Para fazer estudo da dilatação, um estudante estava interessado 
em medir o diâmetro de um disco pequeno. Com isso, ele foi a um 
laboratório de Física e utilizou um paquímetro. Entre as alternativas 
a seguir, qual delas apresenta a possível leitura apresentada pelo 
instrumento utilizado?
a) (X) 10,96 mm.
b) ( ) 5,9 mm.
16
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
c) ( ) 8 mm.
d) ( ) 2,9663 mm.
e) ( ) 4,9 mm.
2 O movimento de queda livre ocorre quando um corpo é solto a partir 
de uma certa altura h permitindo que a força da gravidade atue sobre 
ele, sendo sua velocidade inicial igual a zero. O seu movimento é 
uniformemente acelerado com aceleração igual à da gravidade, caso 
a resistência do ar não seja levada em conta, representada pela letra 
g que aumenta a velocidade do corpo, sendo então positiva. O valor 
da aceleração experimentada por qualquer massa depende de onde 
eles estão localizados conforme a tabela a seguir. Se assumirmos 
que a aceleração em queda livre não varia com a altitude, então o 
movimento vertical de um objeto em queda livre é equivalente ao 
movimento com aceleração constante, porém, no vácuo, todos os 
corpos tendem a cair com a mesma velocidade.
Latitude g (m/s2)
0 9,78030
10 9,78186
20 9,78634
30 9,79321
40 9,80166
50 9,81066
60 9,81914
70 9,82606
80 9,83058
90 9,83216
A partir do exposto acerca do movimento de queda livre, avalie as afirmações 
a seguir, assinalando a alternativa CORRETA:
a) ( ) O movimento de queda livre é caracterizado pela queda dos corpos 
com velocidade inicial diferente de zero.
b) (X) O movimento de queda livre é caracterizado pela queda dos 
corpos com velocidade inicial nula.
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FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
c) ( ) O movimento de queda livre é caracterizado pela queda dos corpos 
com velocidade inicial diferente de zero.
d) ( ) O movimento de queda livre é caracterizado pela queda dos corpos 
com aceleração diferente da gravidade.
e) ( ) O movimento de queda livre é caracterizado pela queda dos corpos 
sujeito a resistência do ar e força peso.
3 O lançamento horizontal de um corpo é um movimento em que a 
velocidade de lançamento possui uma direção horizontal no momento 
em que é lançado e, logo depois, ele assume uma trajetória parabólica 
devido à aceleração da gravidade. Este tipo de movimento é utilizado 
em muitas situações, tais como, lançamento de uma bomba por um 
avião de guerra, água saindo na lateral de uma garrafa furada etc. 
Após o lançamento, a velocidade resultante de um corpo assume 
duas componentes, uma vertical e outra horizontal, onde cada uma 
possui determinadas características importantes para a descrição 
do seu movimento. Com isso, qual das alternativas corresponde ao 
real comportamento dessas componentes?
a) ( ) Na vertical temos um movimento uniformemente variado e retardado 
e na horizontal um movimento uniforme.
b) (X) Na vertical temos um movimento uniformemente variadoe 
acelerado e na horizontal um movimento uniforme. 
c) ( ) Na vertical temos um movimento uniforme e na horizontal um 
movimento variado.
d) ( ) Na vertical e horizontal temos um movimento uniforme.
e) ( ) Na vertical temos um movimento uniforme e na horizontal um 
movimento uniformemente variado e acelerado.
TÓPICO 2 - AUTOATIVIDADE
1 A conservação de energia é um princípio da física segundo o qual a 
energia de corpos ou partículas em interação em um sistema fechado 
permanece constante, ou seja, não se altera. Uma das primeiras 
formas de energia que podemos considerar é a energia cinética. Em 
certas colisões de partículas, chamadas elásticas, a soma da energia 
cinética antes da colisão é igual à soma da energia cinética após 
a colisão. Quando a energia cinética de um corpo está diminuindo 
enquanto viaja para cima contra a força da gravidade, ela é convertida 
em energia potencial gravitacional, ou energia armazenada, que por 
sua vez é convertida de volta em energia cinética conforme o corpo 
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FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
acelera durante seu retorno à Terra. Quando consideramos a energia 
total adquirida pelo corpo, entra o conceito de energia mecânica, que 
é a soma da energia cinética com a energia potencial gravitacional, 
que permanece constante em qualquer ponto da trajetória do corpo 
quando não há forças dissipativas. 
De acordo com o texto, qual afirmação abaixo é verdadeira?
a) (X) Em um sistema isolado, livre de forças dissipativas, a energia 
mecânica se conserva. 
b) ( ) Em um sistema isolado, possuindo forças dissipativas, a energia 
mecânica se conserva. 
c) ( ) Em um sistema isolado, livre de forças dissipativas, a energia cinética 
permanece constante quando um objeto está caindo. 
d) ( ) Em um sistema isolado, a energia potencial de um corpo permanece 
constante durante a queda. 
e) ( ) Em um sistema isolado, a energia cinética aumenta quando o corpo é 
lançado para cima. 
2 Dentre muitas leis de conservação na natureza, uma das leis mais 
poderosas da física é a lei da conservação do momento linear. Esta 
lei é definida da seguinte forma: “Para uma colisão que ocorre entre 
o objeto 1 e o objeto 2 em um sistema isolado, o momento linear 
total dos dois objetos antes da colisão é igual ao momento linear 
total dos dois objetos após a colisão. Ou seja, o momento linear 
perdido pelo objeto 1 é igual ao momento linear ganho pelo objeto 
2.” Esta definição nos diz que o momento total de uma coleção de 
objetos (um sistema) é conservado – isto é, a quantidade total de 
momento é um valor constante ou imutável. Numa colisão temos 
três classificações: perfeitamente elástica, parcialmente elástica e 
a inelástica. Para estas classificações, quais das alternativas abaixo 
se referem à colisão perfeitamente elástica?
a) ( ) O momento linear total do sistema de dois objetos livre de forças 
externas sempre muda.
b) (X) A soma das energias cinéticas antes e após a colisão é a mesma.
c) ( ) Não há mudança nas velocidades de cada objeto após a colisão.
d) ( ) Os objetos ficam juntos após a colisão.
e) ( ) O momento linear não se conserva.
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FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
TÓPICO 3 - AUTOATIVIDADE
1 O momento de uma força ou torque está relacionado com a 
“capacidade” que ela tem de provocar uma rotação de um corpo 
em torno de um eixo de rotação. Uma das aplicações mais comuns 
ocorre na Engenharia Civil, na análise do equilíbrio de uma estrutura, 
projetos de pontes etc. Mas para que o corpo gire em torno de um 
determinado eixo é necessário que a força seja aplicada em um 
ponto fora do eixo e que seja considerada apenas a componente 
perpendicular a essa distância, pois a componente tangencial não 
provoca a rotação do corpo. Com isso, para termos FACILIDADE para 
rotacionar um corpo, devemos aplicar uma força:
a) (X) Distante do eixo de rotação.
b) ( ) No eixo de rotação.
c) ( ) Próximo do eixo de rotação.
d) ( ) Nula.
e) ( ) Numa direção paralela à distância ao eixo de rotação.
2 A Máquina de Atwood é um dispositivo básico de laboratório de física 
usado para demonstrar princípios básicos de dinâmica da rotação. A 
máquina utiliza uma polia, uma corda e um sistema de massas m1e 
m2. Em muitas áreas da Engenharia Civil a máquina de Atwood é 
utilizada para facilitar no transporte de materiais para locais mais 
altos. Quando desprezamos as características da polia. como sua 
massa e raio. a aceleração dos blocos é dada por 1 2
1 2
m -m
a=
m +m
 com 
m1>m2 . Se considerarmos a massa da polia, como se comportará a 
aceleração dos blocos?
a) ( ) A aceleração aumentará.
b) (X) A aceleração diminuirá.
c) ( ) A aceleração não será alterada.
d) ( ) A aceleração se duplicará.
e) ( ) A aceleração será nula.
20
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
UNIDADE 2 - QUESTIONÁRIO
TÓPICO 1 - QUESTIONÁRIO
1 O que aconteceria com o período de um pêndulo simples se o mesmo 
fosse levado à Lua e lá colocado para oscilar? Justifique.
R.: O período de oscilação do pêndulo seria maior, pois na lua a gravidade é 
cerca de 6 vezes menor que a gravidade na Terra, gerando um período maior.
2 O que aconteceria com o período obtido neste experimento para 
cada comprimento se a massa do corpo suspenso mudasse?
R.: Não aconteceria nada, pois o período do pêndulo não depende da massa 
do corpo suspenso.
3 Por que foi necessário fazer o registro de muitas voltas para obter 
o período T do pêndulo simples?
R.: Quando fazemos este procedimento podemos ter a possibilidade de 
encontrar o valor mais provável para a gravidade, obtendo a média dos 
resultados.
4 Por que o gráfico T2 versus L nos fornece uma reta?
R.: Quando trabalhamos com a equação do pêndulo simples no formato da 
raiz quadrada não temos uma linearidade e o gráfico T versus L não gera uma 
reta. Mas quando elevamos a equação ao quadrado nos dois lados temos a 
possibilidade de encontramos a relação de T2 versus L que ao reescrevê-la 
temos a equação de uma reta. 
( ) ππ π
 
⇒ ⇒  
 
2
2
2 2L L 4T = 2 T = 2 T = L
g g g
Fazendo T2 = y e L = x ficamos y = ax onde 
π 24a = 
g
5 Ao calcular os erros relativos, qual deles apresentou um valor menor? 
Você esperava este resultado? Justifique.
R.: Resposta do aluno.
21
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
TÓPICO 1 - QUESTIONÁRIO
1 Como você define a grandeza física Momento de Inércia? 
R.: O momento de Inércia de um corpo é uma grandeza que está associada 
com a dificuldade à rotação que um corpo apresenta em torno de um eixo. Ele 
depende da maneira como a massa do corpo está distribuída e da localização 
do eixo de rotação.
2 Quando mudamos o eixo de rotação de uma barra o momento de 
inércia muda? Justifique.
R.: Sim. O momento de inércia vai mudar pois para cada caso teremos uma 
distribuição de massa diferente.
3 Em que ponto da barra é mais fácil para oscilar?
R.: A barra oscila mais facilmente quando o eixo de rotação está no ponto 
médio da barra.
4 Quando você colocou a barra presa no furo A neste experimento, 
você pôde encontrar o seu momento de inércia em relação a esse 
ponto. Se você pegar uma outra barra com o mesmo comprimento, 
furando-a na extremidade (furo A), porém com uma massa maior, o 
momento de inércia permanece o mesmo? Caso contrário, justifique.
R.: Não. Neste caso, pegando uma outra barra com o mesmo comprimento e 
massa maior, o momento de inércia também vai ser maior, gerando uma maior 
dificuldade para rotacionar.
TÓPICO 1 - QUESTIONÁRIO
1 Segundo o conhecimento que você adquiriu neste experimento, 
como você definiria a constante elástica da mola?
22
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
R.: A constante elástica é uma grandeza que mede a rigidez de uma mola. 
Quanto maior for o valor da constante elástica k maior será a rigidez à 
deformação e vice-versa.
2 O que significa ter um valor alto para a constante elástica?
R.: Significa que a mola oferece dificuldade para ser deformada, exigindo uma 
força maior para que seja possíveldeformá-la.
3 Como é evidenciado no gráfico da força em função da deformação a 
diferença entre duas molas de constantes elásticas diferentes?
R.: Quando fazemos um gráfico de força versus deformação a inclinação da 
reta nos fornece a constante elástica k. Quando temos diferentes valores de 
k temos diferentes inclinações de reta no gráfico F versus x.
Na reta 1 a constante elástica é maior do que na reta 2 pois a inclinação é 
maior. Logo a constante elástica 1 é mais rígida.
4 Você acha que a lei de Hooke deveria ser sempre seguida, não 
importando quão longo seja o estiramento da mola?
R.: Não. A lei de Hooke é válida somente enquanto a relação entre a força 
elástica e a deformação for linear. Quando esta relação não for mais linear a 
lei de Hooke não é mais válida.
5 Na associação de molas, qual tipo fornece mais facilidade para 
deformação?
R.: A associação em série, pois a constante elástica resultante é menor que o 
menor valor das constantes elásticas da associação.
Deformação x
1
2Força 
elástica
23
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
TÓPICO 2 - QUESTIONÁRIO
1 Como você definiria a pressão atmosférica?
R.: A pressão atmosférica é definida como a preesão exercida pela atmosfera 
sobre uma superfície.
2 Por que quando o balão é colocado ocorre o deslocamento da 
superfície da água?
R.: É porque quando o balão é colocado e fixado na entrada do vaso o ar que 
sai exerce uma pressão diferente da pressão atmosférica sobre a superfície 
da água, gerando um desnível.
3 Por que os dois líquidos não se misturaram? 
R.: Eles não se misturaram porque são líquidos imiscíveis.
4 Se você aquecer o óleo, você vai encontrar a mesma densidade 
encontrada no experimento? 
R.: Não. Quando mudamos a temperatura do óleo há uma mudança na densidade.
TÓPICO 2 - QUESTIONÁRIO
1 Os valores do empuxo são diferentes para cada caso? Por quê?
R.: De acordo com a lei do equilíbrio, o empuxo vai ser igual ao peso do corpo. 
Porém, com o líquido escolhido, poderá ter volumes imersos diferentes pois 
eles possuem densidades diferentes.
2 Quais são a direção e o sentido do empuxo?
R.: Direção vertical e sentido de baixo para cima. 
3 O empuxo depende do peso do corpo? Justifique a sua resposta.
R.: Não. O empuxo depende da densidade do líquido, do volume imerso e da 
gravidade local.
24
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
4 Qual é a justificativa da aparente diminuição do peso dos objetos ao 
serem submersos nos líquidos?
R.: Essa aparente diminuição ocorre porque quando colocamos um corpo 
imerso em um líquido há o aparecimento da força de empuxo e isso dá a 
sensação de que o corpo está mais leve quando queremos levantá-lo.
5 Se o empuxo fosse igual ao peso, qual seria o peso aparente? 
Demonstre também matematicamente.
R.: O peso aparente seria nulo.
E = Pesoreal – Pesoaparente → E = Pesoreal
6 Quando você encontra a densidade de um líquido ela permanece 
constante? Existe a possibilidade deste resultado ser alterado? 
Como?
R.: Isso depende das condições ambientais. Se, durante o experimento a 
temperatura for alterada, podemos encontrar um valor diferente para cada 
medida.
TÓPICO 2 - QUESTIONÁRIO
1 Escreva a equação de Bernoulli para pontos na mesma horizontal?
R.: A equação geral de bernouli é dada por:
2 2
1 2
1 1 2 2
pv pv
p +pgh + =p +pgh +
2 2
Para pontos na mesma horizontal temos
2 2
1 2
1 2
pv pv
p + =p +
2 2
25
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
2 Como você explicaria o comportamento da folha A4? Existe alguma 
semelhança com as asas de um avião? Justifique.
R.: Quando há um aumento na velocidade do ar na parte de cima da folha 
temos uma redução na pressão. Com isso, há uma diferença de pressão entre 
a parte de baixo e acima da folha. A pressão na parte de baixo da folha é maior 
que na parte de cima, gerando uma diferença de pressão que ocasionará 
uma força resultante orientada de baixo para cima. Por isso que a folha A4 
se levanta. Essa é a mesma explicação com as asas de um avião. Essa força 
resultante é chamada de Empuxo.
3 Se você utilizasse uma outra folha um pouco mais pesada, você teria 
o mesmo comportamento?
R.: O comportamento será um pouco diferente, pois como a folha é um pouco 
mais pesada é necessário aumentar mais ainda a velocidade do fluxo de ar na 
parte de cima da folha e aumentando a velocidade temos uma maior redução 
na pressão na parte de cima.
TÓPICO 2 - QUESTIONÁRIO
1 O que acontece se o fluxo de ar for reduzido na figura 25? Justifique.
R.: Diminuindo o fluxo de ar no ponto B a pressão aumenta e a altura H irá 
diminuir.
2 O que aconteceria na figura 25 se você trocasse a água por óleo? Você 
teria a mesma altura H? Justifique.
R.: Para que tenhamos a mesma altura H com o óleo é necessário que haja 
a redução na velocidade do fluxo de ar no ponto B para que a pressão seja 
reduzida. Isso ocorre porque a densidade do óleo é menor do que da água. 
Veja a equação:
pA- pB = pgH
Já que pA (pressão atmosférica), H e g são constantes, quando diminuímos a 
densidade o lado direito da equação diminui e isso faz com que o lado esquerdo 
também diminua. Para que o resultado do lado esquerdo diminua é necessário 
que a pressão pB aumente e isso ocorre quando há uma redução no fluxo de 
velocidade no ponto B.
26
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
3 Se nas duas regiões do tubo em U da figura 25 for colocado um secador 
de cabelo funcionando no mesmo nível de fluxo de ar, o que acontece 
com o desnível H? Justifique. 
R.: O desnível H será nulo pois as duas regiões possuirão a mesma pressão e 
isso faz com que os níveis estejam alinhados.
TÓPICO 3 - QUESTIONÁRIO
1 Quais são os princípios do funcionamento de um termômetro? 
R.: Para um termômetro simples de mercúrio quando o colocamos em contato 
com outro corpo com temperatura diferente há a transferência de energia 
sob a forma de calor daquele que tem maior temperatura para o de menor 
temperatura até o momento em que eles equilíbrio térmico. O mercúrio se 
dilata até o momento onde não há mais mudança de temperatura, fornecendo 
assim a temperatura do corpo em contato com o termômetro.
2 Por que no Brasil se usa a escala Celsius?
R.: Essa escala Celsius é muito usada em muitos outros países por adotar 
um intervalo de fácil interpretação, 0oC para o ponto de fusão e 100oC para o 
ponto de ebulição. Então foi-se adotado essa escala.
3 Por que, ao medir a temperatura de um corpo, é importante esperar 
um certo tempo? Se você fosse medir a temperatura de outro corpo 
iria esperar o mesmo tempo? Justifique.
R.: É importante esperar um certo tempo para que haja a transferência de 
energia entre eles até atingir o equilíbrio térmico. Mas se fôssemos medir a 
temperatura de um outro corpo iríamos ter um outro tempo de espera pois 
os corpos possuem diferentes valores para a grandeza física calor específico. 
Quanto maior for o calor específico de um corpo mais tempo devemos esperar 
para ter a mesma variação de temperatura que um outro corpo de mesma 
massa e calor específico menor. 
4 Quais as vantagens e desvantagens de construir o seu próprio 
termômetro?
27
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
R.:
Vantagens: Você pode, com materiais recicláveis, ter um custo bem reduzido. 
Desvantagens: Não se pode utilizar qualquer substância. Por exemplo a 
água no intervalo de 00C a 40C sofre uma contração no seu volume e entre 
40C e 1000C sofre uma expansão. Falta de precisão na escala de medição.
5 O que você pode fazer para melhorar o termômetro construído neste 
experimento?
R.: Resposta do aluno.
TÓPICO 3 - QUESTIONÁRIO
1 Quando temos uma dilatação linear a equação que descreve o 
comportamento do comprimento total de uma barra é dada por 
( )oL=L 1+ Tα∆ . Explique o que significa cada termo da equação.
R.: 
L é o comprimento final da barra
LO é o comprimento inicial da barra
α coeficiente de dilatação linear da barra
ΔT variação de temperatura
2 De acordo com o que foi visto nos experimentos, como você definiria 
a dilatação deum corpo?
R.: A dilatação é definida como um aumento nas dimensões de um corpo quando 
a sua temperatura aumenta.
3 Quando você escolhe dois corpos constituídos por materiais diferentes 
eles possuem coeficientes de dilatação diferentes. Como você 
explicaria a dilatação sofrida por um que possui um coeficiente de 
dilatação linear maior do que o outro?
R.: Aquele que possui um coeficiente de dilatação maior irá sofrer uma maior 
dilatação, ou seja, as suas dimensões irão aumentar.
28
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
4 Como você explicaria o resultado obtido quando a lâmina papel + 
alumínio foi posta sob a chama do queimador? E se você tivesse 
colocado a folha de alumínio na parte superior o que aconteceria?
R.: Temos que, devido ao aquecimento, a lâmina de alumínio sofreu uma 
dilatação pois está em contato direto com o fogo. Mas se colocarmos a folha 
de alumínio na parte de cima, ou seja, a parte de papel em contato com o fogo, 
o papel irá se queimar.
5 Explique o por que não foi medida a dilatação volumétrica da barra.
R.: Na verdade quando um corpo está se dilatando as três dimensões sofrem 
variações levando a uma dilatação volumétrica. Porém, para este experimento, 
o objetivo foi mostrar que quando a temperatura de um corpo aumenta ele se 
dilata e foi escolhido uma dimensão por conveniência.
6 No experimento da lâmina papel + alumínio, o que você pode concluir 
sobre a área da folha de alumínio? Mudou? Permaneceu constante? 
Justifique.
R.: A área da folha de alumínio cresceu, ou seja, mudou, pois a folha foi aquecida.
7 Se você trocasse a barra de alumínio e realizasse o mesmo experimento 
com uma barra de cobre nas mesmas condições iniciais (mesmo 
comprimento inicial e mesma variação de temperatura), você teria a 
mesma dilatação sofrida? Justifique.
R.: Não teremos a mesma dilatação, pois eles possuem coeficientes de 
dilatação diferentes. O alumínio possui um coeficiente de dilatação linear 
igual a 25,0.10-6 0C-1 e o cobre possui um coeficiente de dilatação linear igual 
a 18,0.10-6 0C-1 levando o alumínio a possuir uma dilatação maior.
29
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
UNIDADE 2 
TÓPICO 1 - AUTOATIVIDADE
1 Um pêndulo simples consiste em um objeto de massa m pendurado 
por uma corda de um suporte fixo. Normalmente, ele fica suspenso 
verticalmente em sua posição de equilíbrio. Um estudante de Física 
o construiu com o intuito de obter o valor experimental da aceleração 
da gravidade no local onde ele se encontrava. Para isso, ele deslocou o 
pêndulo simples da posição de equilíbrio e então o liberou, começando 
a vibrar para frente e para trás em torno de sua posição de equilíbrio 
fixa. Ele repetiu esse procedimento várias vezes, obtendo condições 
de encontrar o período T (tempo de uma volta) e assim o valor da 
aceleração da gravidade. Mas se agora ele decidir mudar o objeto que 
possui uma massa diferente e está preso no fio mantendo as mesmas 
condições anteriores quanto ao comprimento do fio e deslocamento 
em relação à posição de equilíbrio, qual alternativa corresponderá 
com a conclusão do estudante?
a) (X) A aceleração da gravidade é a mesma, pois o período não depende 
da massa.
b) ( ) A aceleração da gravidade não é a mesma, pois o período depende da 
massa.
c) ( ) A aceleração da gravidade mudou.
d) ( ) A aceleração da gravidade é independente do período.
e) ( ) A aceleração da gravidade não existe no local de estudo do estudante.
2 A Lei de Hooke é um princípio da física que afirma que a força 
necessária para estender ou comprimir uma mola a certa distância 
é proporcional a essa distância. A lei é nomeada em homenagem 
ao físico britânico do século XVII Robert Hooke, que procurou 
demonstrar a relação entre as forças aplicadas a uma mola e sua 
elasticidade. Isso pode ser expresso matematicamente para pequenas 
deformações como F = -kx, onde F é a força aplicada à mola; x é o 
deslocamento da mola com um valor negativo, demonstrando que a 
força é restauradora; e k é a constante elástica da mola a qual detalha 
quão dura ela é. Sabendo que a Lei de Hooke é válida apenas para 
pequenas deformações, o que aconteceria com a mola se uma força 
externa causasse uma deformação que ultrapassasse este limite e 
depois fosse retirada?
30
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
a) ( ) A mola teria o mesmo comprimento inicial.
b) ( ) A mola teria um comprimento menor que antes.
c) (X) A mola teria um comprimento maior que antes.
d) ( ) A mola reduziria seu comprimento pela metade.
e) ( ) O diâmetro da mola aumentaria.
TÓPICO 2 - AUTOATIVIDADE
1 O peso é uma força descendente devido à gravidade. Quando um 
corpo está imerso em um fluido, a força de empuxo atua na direção 
oposta ao peso, ou seja, sempre apontando para cima, e depende 
das seguintes grandezas: gravidade, densidade do fluido e volume 
imerso. Com o ar (que é um fluido) a força de flutuação é geralmente 
insignificante, especialmente com objetos grandes. 
 De acordo com o texto acima, podemos afirmar que:
a) ( ) O empuxo sempre permanece constante.
b) (X) O empuxo permanece constante quando o corpo está totalmente 
imerso no fluido, desde que a densidade do fluido não varie.
c) ( ) O empuxo atua horizontalmente.
d) ( ) O empuxo sempre terá a mesma intensidade do peso do corpo.
e) ( ) O empuxo depende exclusivamente da densidade do corpo.
2 A hidrodinâmica é a parte da física que estuda os fluidos em movimento. 
Para compreender o movimento dos fluidos, torna-se importante 
estudar o Princípio de Bernouli, que diz: "Se a velocidade de uma 
partícula de um fluido aumenta enquanto ela se escoa ao longo de 
uma linha de corrente, a pressão do fluido deve diminuir e vice-versa". 
No imenso mar temos fluido em constante movimento, o que torna 
interessante fazer o estudo de Bernouli. Considere dois navios viajando 
em alto-mar e, em um dado momento, eles passam um ao lado do outro. 
A tripulação entra em desespero, pois, neste momento, a região entre 
eles é reduzida. Qual é a razão física deste desespero?
a) (X) A pressão na região entre os barcos é reduzida, pois o fluido flui 
com mais velocidade.
b) ( ) A pressão na região entre os barcos é reduzida, pois o fluido flui com 
menos velocidade.
c) ( ) A pressão na região entre os barcos aumenta, pois o fluido flui com 
mais velocidade.
d) ( ) A pressão na região entre os barcos aumenta, pois o fluido flui com 
menos velocidade.
e) ( ) A pressão na região entre os barcos não muda, pois o fluido flui com 
menos velocidade.
31
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
TÓPICO 3 - AUTOATIVIDADE
1 (ENADE 2008) Calor e temperatura são conceitos estatísticos ligados 
às propriedades coletivas das partículas que constituem os corpos: 
a temperatura está ligada à energia cinética média das partículas, 
e o calor, às trocas de energia entre os constituintes dos corpos. Ao 
utilizar em aula um termoscópio, o professor, associando discussões 
históricas ao experimento, possibilitará que seus alunos distingam 
os conceitos de temperatura e calor, ao constatarem que, quando ele 
segura o termoscópio, o nível do líquido:
a) (X) Aumenta, caso a temperatura do professor seja superior à do ambiente. 
b) ( ) Aumenta, caso a temperatura do professor seja igual à do ambiente. 
c) ( ) Aumenta, para qualquer temperatura ambiente. 
d) ( ) Não se altera, caso a temperatura do professor seja menor que a do ambiente. 
2 A dilatação térmica é um fenômeno físico que ocorre sempre que 
um objeto recebe energia de uma fonte externa e faz com que a 
sua temperatura aumente. Alguns materiais oferecem diferentes 
aumentos para um mesmo comprimento inicial e intervalo de 
temperatura. Isso se deve ao fato de:
a) ( ) Possuírem o mesmo coeficiente de dilatação
b) (X) Possuírem diferentes coeficientes de dilatação.
c) ( ) Possuírem o mesmo comprimento inicial.
d) ( ) Possuírem a mesma temperatura.
3 Nos últimos anos, as indústrias têm investido muito em tecnologias 
para a construção de termômetros que fornecemresultados mais 
confiáveis para a temperatura de um corpo. Esses são os termômetros 
digitais, que se baseiam em propriedades elétricas ou eletrônicas 
e que vieram para substituir os termômetros convencionais. Ao 
colocarmos esse termômetro para medir a temperatura de um corpo, 
dependendo da sua natureza, podemos obter um resultado rápido 
ou demorado. Portanto, nesse momento em que o termômetro nos 
fornece o resultado da temperatura de um corpo, ele não varia mais. 
 De acordo com o texto, o que podemos dizer?
a) (X) O corpo e o termômetro atingiram o equilíbrio térmico.
b) ( ) O corpo e o termômetro fornecem temperaturas diferentes.
c) ( ) O termômetro indica a pressão do corpo.
d) ( ) O termômetro fornece a quantidade de energia.
32
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
UNIDADE 3 - QUESTIONÁRIO
TÓPICO 1 - QUESTIONÁRIO
1 Quais são as formas de energia trocadas entre as águas?
R.: A forma de calor que está sendo trocada é chamada de Calor sensível.
2 O que é temperatura de equilíbrio?
R.: É a temperatura atingida pelos corpos depois de um certo tempo de 
troca de calor entre eles. Neste estágio a transferência de calor é nula e a 
temperatura não muda, pois atingiu o equilíbrio térmico, onde todos os corpos 
terão a mesma temperatura.
3 Quando a temperatura de equilíbrio é atingida, existe transferência 
de calor? Justifique.
R.: Não. Ela é nula.
4 As duas águas utilizadas neste experimento sofreram a mesma 
variação de temperatura?
 Se as massas fossem diferentes você teria a mesma resposta? 
Justifique.
R.: Possuindo a mesma massa elas sofrerão a mesma variação de temperatura 
em módulo. Mas se as massas forem diferentes a variação de temperatura 
será diferente também.
TÓPICO 1 - QUESTIONÁRIO
1 Como você define a palavra calor?
R.: É a quantidade de energia transferida para um corpo quando há diferença 
de temperatura entre ele e os demais corpos ao seu redor.
2 O que é calor sensível?
R.: É a quantidade de energia transferida para um corpo para APENAS mudar 
a sua temperatura.
33
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
3 Como você definiria calor específico?
R.: É a quantidade de energia necessária para que cada grama da substância 
que constitui o corpo sofra uma variação de temperatura em 1 0C.
4 Por que os metais se aquecem mais rápido do que a água?
R.: Porque os metais possuem calor específico muito menor do que a água, 
tornando-o mais condutor térmico do que a água.
5 O valor experimental encontrado para o calor específico é maior ou 
menor que o valor tabelado para a água? Justificar a resposta.
R.: Essa resposta é do aluno.
TÓPICO 1 - QUESTIONÁRIO
1 Calcule o calor específico de cada metal usado no experimento.
R.: O calor específico será calculado usando a seguinte equação:
 
m1.c1.(TF – T2)+ m2.c2.(TF – T2) + M.c3.(TF – T1) = 0 , onde
M – massa do metal 
sólido
m1 – massa do calorímetro TF – Temperatura final de 
equilíbrio
c3 – calor específico do 
metal
c1 – calor específico do 
calorímetro
m2 – massa da água fria
T1 – Temperatura inicial 
do metal
c2 – calor específico da 
água
T2 – Temperatura inicial 
do calorímetro e água fria
2 Calcule a margem de erro do calor específico experimental (Cexp) que 
você encontrou com o valor tabelado para cada metal ctabelado.
exp tabelado
tabelado
c -c
Erro= .100%
c
 
R.: Resposta obtida pelo aluno.
34
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
3 Por que devemos agitar a água constantemente para se ter uma 
melhor precisão da leitura da temperatura?
R.: Quando agitamos a água damos a possibilidade para que a temperatura 
seja aproximadamente uniforme em todos os pontos do líquido.
4 Por que é importante transferir com rapidez o metal aquecido para 
dentro do calorímetro?
R.: Para que a temperatura do metal permaneça com a mesma temperatura que 
tinha ao ser retirado do líquido aquecido, uma vez que ele é um bom condutor 
de calor e a temperatura pode variar rapidamente.
5 Por que é necessário usar um calorímetro para realizar este 
experimento?
R.: Porque o calorímetro é um instrumento que teoricamente evita a troca de 
calor com o meio externo, permitindo apenas a troca de calor entre os corpos 
que estão dentro dele. Claro que na prática há troca de calor com o calorímetro, 
mesmo sendo pequena, mas também há a troca com o meio externo devido 
não ter uma vedação perfeita entre a tampa e a base superior do calorímetro. 
Por isso que é importante que o processo de colocar o metal e a tampa no 
calorímetro seja rápido.
TÓPICO 1 - QUESTIONÁRIO
1 Como você definiria um bom condutor de calor?
R.: É definido como um material que facilita a propagação de calor.
2 Por que foi utilizado dois bastões de diferentes materiais?
R.: Para que seja possível diferenciar os bons condutores e os maus condutores.
3 Com os bastões utilizados neste experimento, qual deles apresentou 
uma melhor propagação para a condução? Justifique.
R.: O aluno deve chegar à conclusão que o que ofereceu uma melhor propagação 
foram os metais. 
35
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
4 Qual deles demorou mais tempo para derreter toda a cera? Justifique.
R.: Resposta do aluno.
5 O calor viaja mais rápido ao longo de um fio de cobre mais fino que 
um mais grosso?
R.: O calor viaja mais rápido no fio de cobre mais grosso pois apresenta uma área 
de seção transversal maior do que o fio fino (área de seção transversal menor).
TÓPICO 1 - QUESTIONÁRIO
1 Qual é o tipo de propagação de calor que ocorre no líquido do 
experimento?
R.: Propagação de calor por Convecção
2 Como você pode definir a convecção?
R.: A convecção é definida como um movimento do fluido devido à mudança 
da sua densidade em certas regiões ao receber calor de uma fonte externa.
3 Por que ocorre o movimento das partículas da farinha?
R.: Porque temos um movimento do fluido onde a parte mais densa que fica na 
região superior desce e a parte menos densa que fica na região inferior sobe.
4 O que acontece com as partículas de farinha que estão na parte de 
baixo do béquer?
R.: Elas sobem.
5 Qual é a razão de instalarmos o ar-condicionado na parte superior da 
nossa casa?
R.: O motivo é do processo de convecção onde a parte mais fria (mais 
densa) desce e a parte mais quente (menos densa) sobe. Isso proporciona o 
aparecimento das correntes de convecção.
36
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
6 Por que os aquecedores são colocados na parte inferior de uma parede 
próximo ao chão?
R.: O motivo está baseado no processo de convecção onde a parte mais quente 
(menos densa) sobe.
7 Como você explica a rotação da hélice?
R.: Ela rotaciona devido à subida do ar quente que é menos denso que o ar frio.
TÓPICO 2 - QUESTIONÁRIO
1 Por que o balão com água não estoura quando o aproximamos da 
chama?
R.: É preciso muito calor para mudar a temperatura da água. É preciso dez vezes 
mais calor para elevar a temperatura de 1 grama de água em 1°C do que elevar 
a temperatura de 1 grama de ferro na mesma quantidade. É por isso que demora 
tanto para ferver uma chaleira de água. O plástico fino do balão permite que 
o calor oi atravesse rapidamente e aqueça a água. À medida que a água mais 
próxima da chama se eleva, a água mais fria a substitui. Esse padrão se repete 
e se chama convecção. Então a água sempre cai, deixando o balão longe de 
ficar quente e não se rompendo.
2 Quais processos de troca de calor está acontecendo?
R.: Está ocorrendo a transferência de calor por condução e convecção.
3 Você poderia substituir a água com leite e ter o mesmo efeito?
R.: Sim. Porém o tempo para que algo ocorra será diferente pois os líquidos 
apresentam calor específico diferente.
4 Por que o balão sem água explode na chama?
R.: A chama aquece tudo o que é colocado nela. Aquece a borracha de ambos 
os balões. A borracha do balão sem água fica tão quente que se torna muito 
fraca para resistir à pressão do ar dentro do balão.
37
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
TÓPICO 2 - QUESTIONÁRIO
1 Por que é importante que a água entreem ebulição?
R.: Porque quando ela entra em ebulição temos a geração de vapor.
2 Por que é necessário que a água quente entre em contato com a água 
gelada?
R.: Para que a lata seja resfriada.
3 Por que a lata ficou amassada?
R.: Quando uma lata está aberta contém ar à mesma temperatura e pressão que 
a atmosfera. Isso é importante, pois assim a lata não fica amassada. Quando 
colocamos a água quente dentro da lata o ar interno sofre um aquecimento 
provocando um aumento na pressão interna até transformar-se em gás H2O 
(isto é, vapor de água), isso se a lata estiver fechada.
 Como a lata deste experimento possui um orifício no topo ela mantém a 
pressão equilibrada com a pressão atmosférica. Quando colocamos a lata 
dentro de água gelada, o vapor dentro esfria e volta a ser líquido novamente, 
ficando com menos gás dentro. Com isso a pressão no interior é reduzida 
de repente, e a pressão atmosférica sendo maior a esmaga.
TÓPICO 2 - QUESTIONÁRIO
1 Por que é necessário colocar um recipiente sobre as velas?
R.: Para fazer com que a pressão de dentro seja reduzida fazendo com que o 
líquido entre.
2 O que acontece com o gás oxigênio que ficou dentro do recipiente 
com as velas?
R.: Ele é consumido. 
3 Por que o nível de água sobe dentro do copo quando a vela se apaga?
R.: Porque a pressão atmosférica é maior do que a pressão dentro do recipiente.
38
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
4 Qual das velas se apaga primeiro? E qual será a última? Justifique.
R.: Espera-se que a vela maior seja a primeira a se apagar. E a menor seja a 
última.
TÓPICO 3 - QUESTIONÁRIO
1 Como você pode definir a 1ª Lei da Termodinâmica?
R.: A primeira lei da termodinâmica é uma Lei da Conservação da Energia, 
sendo enunciada da seguinte forma:
A variação da Energia interna  ΔU  de um sistema é expressa por meio da 
diferença entre a quantidade de calor Q trocada com o meio ambiente e o 
trabalho W realizado durante a transformação.
2 Defina os seguintes termos-chave. Em seguida, forneça um exemplo 
de cada.
QUADRO 7 – DEFINIÇÃO DAS GRANDEZAS FÍSICAS DO EXPERIMENTO
Termo Definição Exemplo
Massa
Quantidade de matéria existente em 
um corpo
Volume
É a quantidade de espaço ocupada por 
um corpo
Sólido
É um estado da matéria que apresenta 
volume e forma definidos.
Líquido
É um estado da matéria que apresenta 
volume definido, mas não a forma.
Água, álcool, etc.
Gás
É um estado da matéria que ocupa 
todo o volume disponível. Não 
apresenta forma e volume definidos
Oxigênio, Hélio, etc.
Energia Interna
A energia interna é a energia 
total contida em um sistema 
termodinâmico. 
Temperatura
É uma medida do grau de agitação das 
moléculas de um corpo
Calor
É a energia transferida para um corpo 
devido à diferença de temperatura 
entre os corpos
Calor sensível
Calor Latente
39
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
3 O que aconteceu com o balão quando a garrafa estava em um ambiente 
com água quente?
R.: Ele encheu, pois o gás se expandiu.
4 O que aconteceu com o balão quando a garrafa estava em um ambiente 
com água gelada?
R.: Ele se contraiu.
5 O que você acha sobre quem realizou trabalho?
R.: Resposta do aluno.
TÓPICO 3 - QUESTIONÁRIO
1 Como você define a Entropia?
R.: A entropia é uma grandeza termodinâmica que é representada pela letra S.
Em muitos livros podemos encontrar a seguinte definição:
Grandeza que mede a desordem das partículas de um sistema físico e está 
associada à irreversibilidade dos estados de um sistema físico.
Sendo assim, quanto maior for a desordem de um sistema, maior será a sua entropia.
2 Nos líquidos houve o processo de difusão do corante. Qual deles 
houve uma maior difusão? Qual deles tem uma maior entropia?
R.: A maior difusão ocorreu no béquer com água quente, possuindo a maior 
entropia.
3 A difusão do corante é um processo reversível ou irreversível?
R.: O processo é irreversível. Não há a possibilidade de reter as moléculas do 
corante.
4 O que são processos reversíveis e irreversíveis?
R.:
Reversível: São processos que após terem ocorrido num certo sentido, 
também podem ocorrer naturalmente no sentido oposto, retornando ao 
estado inicial permanecendo com a mesma configuração.
Irreversíveis: São processos que correm sempre num só sentido, não podendo 
retornar as condições iniciais. Por exemplo: a queima de papel.
40
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
TÓPICO 3 - QUESTIONÁRIO
1 Como você pode definir uma máquina a vapor?
R.: É o nome dado a qualquer máquina que funcione por meio da transformação 
de energia térmica (trocas de calor) em energia mecânica (trabalho) através da 
expansão do vapor de água. 
2 Por que é importante esperar que a água entre em ebulição?
R.: Porque o calor que é transferido leva a água a transformar-se em vapor no 
interior da lata. Com o processo, o vapor se expande, e ocupa todo o espaço 
disponível onde muitas vezes é maior que o espaço ocupado pela água. Esse 
vapor criado é essencial para o funcionamento da máquina térmica.
3 O que faz a hélice se movimentar?
R.: O vapor que sai da lata.
4 Quais as formas de energia que estão envolvidas no experimento?
R.: Energia térmica e Energia Mecânica
5 Neste experimento quem é a fonte quente?
R.: O queimador a álcool gel
6 O que acontece com a pressão do gás dentro da lata?
R.: Resposta proposta pelo aluno
7 Qual é a condição importante para o funcionamento de uma máquina térmica?
R.: A condição extremamente importante para o funcionamento de uma 
máquina térmica é que ela converta calor em trabalho de modo contínuo, dessa 
forma, deve operar em ciclo entre duas fontes térmicas, uma quente e outra 
fria. Chamamos de fonte quente a fonte onde a máquina retira calor, converte-o 
parcialmente em trabalho e rejeita o restante para a fonte fria.
41
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
UNIDADE 3
TÓPICO 1 - AUTOATIVIDADE
1 (ENADE 2014) Embora a radiação eletromagnética, que é uma 
forma de propagação de calor, proveniente do Sol, seja importante 
para a vida humana em vários aspectos, a exposição exagerada à 
radiação eletromagnética pode ser danosa, especialmente na faixa 
da radiação ultravioleta (UV), pois o bombardeamento da pele 
pelos fótons provenientes dessa radiação pode gerar lesões de 
intensidades variáveis. Nesse contexto, conclui-se que:
a) A exposição aos raios ultravioleta (UV) vai gradativamente cedendo energia 
para os tecidos, gerando aquecimento, queimaduras de pele e, até mesmo, 
câncer.
b) O UV, absorvido pelas moléculas do tecido, gera excitação eletrônica, 
provocando mudanças na configuração das moléculas, causando sua 
quebra ou gerando novas ligações moleculares.
c) O UV tem energia para gerar vibrações moleculares, que são as responsáveis 
pela agitação térmica, causando queimaduras e outros danos aos tecidos, 
inclusive, câncer de pele. 
d) O bombardeamento fotônico de UV pode provocar a fissão dos núcleos 
atômicos nas moléculas do tecido, alterando a sua configuração e gerando 
o câncer de pele. 
e) Os raios UV são potencialmente danosos por possuírem alto poder de 
polarização eletrônica (PE), gerando desde vermelhidões na pele (baixa 
PE) até câncer de pele (alta PE).
2 O calor é definido como a energia térmica que é transferida de 
um corpo para outro devido a uma diferença de temperatura. Essa 
transferência pode ser feita de um lugar para outro por três métodos: 
condução em sólidos, convecção de fluidos (líquidos ou gases) e 
radiação através de qualquer coisa que permita a passagem da 
radiação. O método usado para transferir calor é geralmente aquele 
que é o mais eficiente. Se houver uma diferença de temperatura em 
um sistema, o calor sempre se moverá de temperaturas mais altas 
para temperaturas mais baixas.
 Sobre a propagação do calor, considere as seguintes afirmações:
42
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
I) A convecção só pode ocorrer nos meios sólidos. 
II) A irradiação só pode ocorrer no vácuo. 
III) A condução de calor só pode ocorrer nos corpos sólidos. 
IV) A convecção do calorsó pode ocorrer nos líquidos. 
Está(estão) correta(s) somente: 
a) I. b) II. c) III. d) II e III. e) I e II.
3 (ENADE 2008) Calor e temperatura são conceitos estatísticos ligados 
às propriedades coletivas das partículas que constituem os corpos: 
a temperatura está ligada à energia cinética média das partículas e 
o calor, às trocas de energia entre os constituintes dos corpos. Ao 
utilizar em aula um termoscópio, o professor, associando discussões 
históricas ao experimento, possibilitará que seus alunos distingam 
os conceitos de temperatura e calor, ao constatarem que, quando ele 
segura o termoscópio, o nível do líquido: 
a) Aumenta, caso a temperatura do professor seja superior à do ambiente.
b) Aumenta, caso a temperatura do professor seja igual à do ambiente. 
c) Aumenta, para qualquer temperatura ambiente. 
d) Não se altera, caso a temperatura do professor seja menor que a do ambiente. 
e) Diminui, caso a temperatura do professor seja maior que a do ambiente.
4 (ENADE 2008) A irradiação térmica é a propagação de energia térmica 
que não necessita de um meio material para se propagar, pois o calor 
se propaga através de ondas eletromagnéticas. As micro-ondas são 
ondas eletromagnéticas que, quando absorvidas pela água, geram 
calor no interior do alimento por aumentar a vibração de suas 
moléculas. Na porta de vidro de um forno de micro-ondas existe uma 
rede metálica de proteção. A rede metálica tem orifícios de 2 mm de 
diâmetro. Durante a operação, é possível ver o interior do forno. No 
entanto, o cozinheiro está protegido da radiação micro-ondas. A esse 
respeito, foram feitas as afirmativas a seguir. 
I - A radiação com comprimento de onda no infravermelho próximo (≅ 1 µm) 
é bloqueada pela grade. 
II - A largura dos orifícios é da ordem de grandeza do comprimento de onda 
da luz visível.
III - A rede metálica impede a transmissão das micro-ondas, mas não impede a 
transmissão da radiação visível, por causa da diferença entre as frequências. 
IV - O comprimento de onda da radiação micro-ondas é maior do que o da luz 
visível. 
43
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
Está(ao) correta(s) APENAS a(s) afirmação(ões):
a) I. 
b) II. 
c) III. 
d) I e II. 
e) III e IV.
5 Calor que resulta em uma mudança de temperatura é dito ser 
"sensível". O calor específico de um material é a quantidade de calor 
necessária para alterar uma massa unitária de uma substância por uma 
unidade de temperatura. Diversas substâncias necessitam receber ou 
ceder muita ou pouca energia para que cada grama de massa possa 
variar em 1oC de temperatura e isso faz com que o tempo de espera 
para ocorrer essa mudança varie para cada uma. 
 Com essas informações, podemos afirmar que:
a) Os metais se aquecem mais rapidamente por possuírem um alto calor 
específico. 
b) Os metais se aquecem mais lentamente por possuírem um alto calor 
específico. 
c) Os metais se aquecem mais rápido por possuírem um baixo calor 
específico. 
d) Os metais se aquecem mais rápido por possuírem um calor específico igual 
ao dos líquidos. 
e) Os metais se aquecem mais rápido por não possuírem calor específico. 
TÓPICO 2 - AUTOATIVIDADE
1 (ENADE 2005) Suponha que um professor leve à sala de aula as duas 
fotos a seguir, que representam uma bexiga antes e depois de ser 
imersa em nitrogênio líquido.
FONTE: <www.physics.lsa.umich.edu/demolab/demo.asp?id=852>. Acesso em: 8 nov. 2018.
44
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
Em seguida, com a participação dos alunos, ele elabora o enunciado de um 
problema a respeito dessas fotos procurando orientá-los para que levem 
em consideração todos os aspectos que julga relevantes em função do 
conteúdo que pretende trabalhar. Essa metodologia é recomendada pelos 
pesquisadores em ensino de ciências, entre outras razões, por garantir o 
envolvimento do aluno na resolução do problema, além de desenvolver a 
habilidade de levantar hipóteses. Neste exemplo, o professor pretende 
trabalhar o seguinte conteúdo: 
a) Teoria cinética dos gases. 
b) Mudança de fase. 
c) Calor específico de líquidos e gases. 
d) Relação entre escalas termométricas. 
e) Rendimento em um ciclo de Carnot.
1 Na teoria cinética dos gases, aceita-se a suposição de que as leis 
da Mecânica são aplicáveis ao movimento molecular. Qual das 
afirmações a seguir são hipóteses em sua aplicação?
a) As moléculas se encontram em movimento ordenado, regido pelos princípios 
da Mecânica newtoniana.
b) As moléculas não exercem força umas sobre as outras, exceto quando 
colidem.
c) As colisões das moléculas entre si e contra as paredes do recipiente onde 
estão contidas são perfeitamente inelásticas e de duração não desprezível.
d) As moléculas têm as mesmas dimensões em comparação aos espaços 
vazios entre elas.
e) NDA.
2 Tanto em Física quanto em Química define-se um dos mais importantes 
conceitos, o mol, que é definido como a quantidade de matéria que 
contém um número invariável de partículas que podem ser átomos, 
moléculas, elétrons ou íons. Esse número invariável de partículas é 
chamado de Número de Avogadro N A. Sendo ele um número muito 
importante no estudo dos gases, qual alternativa se refere a essa 
quantidade N A? 
a) 6,02.1023.
b) 6,02.1025.
c) 6,02.103.
d) 6,02.1032.
e) NDA.
45
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
3 Na teoria cinética dos gases, apresenta-se um modelo microscópico 
para o gás ideal que explica seu comportamento global (por exemplo, as 
leis de Boyle e de Charles) e que as leis da Mecânica são aplicáveis ao 
movimento das moléculas. Com isso, o gás que se adéqua sem restrições 
a esse modelo é o gás ideal (ou gás perfeito). Porém, os gases reais, de 
acordo com a sua natureza e as condições em que se encontram, podem se 
aproximar do modelo proposto. Para que isso ocorra, quais as condições 
em que o gás real deve se encontrar?
a) Aplica-se melhor a gases sob altas pressões e elevadas temperaturas.
b) Aplica-se melhor a gases sob baixas pressões e elevadas temperaturas.
c) Aplica-se melhor a gases sob baixas pressões e baixas temperaturas.
d) Aplica-se melhor a gases sob altas pressões e baixas temperaturas.
e) NDA.
4 O estado termodinâmico de um gás é caracterizado por três grandezas, 
o volume (V), a pressão (p) e a temperatura (T), que constituem as 
variáveis de estado. Certa quantidade de gás sofre uma transformação 
de estado que chamamos de (1) inicial e (2) final, quando se modificam 
ao menos duas das variáveis de estado. Supondo que a temperatura 
permaneça constante durante a transformação, qual alternativa a 
seguir representa a simplificação da equação geral dos gases para 
este caso?
a) P1V1 = P2V2 .
b) P1V2 = P2V1 .
c) P2V1 = P1V2 .
d) P1= P2 .
e) V1 = V2 .
TÓPICO 3 - AUTOATIVIDADE
1 ENADE (2011) A Segunda Lei da Termodinâmica pode ser usada para 
avaliar propostas de construção de equipamentos e verificar se o 
projeto é factível, ou seja, se é realmente possível de ser construído. 
Considere a situação em que um inventor alega ter desenvolvido 
um equipamento que trabalha segundo o ciclo termodinâmico de 
potência mostrado na figura. O equipamento retira 800 kJ de energia, 
na forma de calor, de um dado local que se encontra na temperatura 
46
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
de 1000 K, desenvolve uma dada quantidade líquida de trabalho 
para a elevação de um peso e descarta 300 kJ de energia, na forma 
de calor, para outro local que se encontra a 500 K de temperatura. A 
eficiência térmica do ciclo é dada pela equação fornecida.
FONTE: MORAN, M. J., SHAPIRO, H. N. Princípios de Termodinâmica para Engenharia. 
Rio de Janeiro LTC S.A., 6. Ed., 2009.
Nessa situação, a alegação do inventor é: 
a) Correta, pois a eficiência de seu equipamento é de 50% e é menor do que 
a eficiência teórica máxima. 
b) Incorreta, pois a eficiência de seu equipamento é de 50% e é maior do que 
a eficiência teórica máxima.
c) Correta, pois a eficiência de seu equipamento é de 62,5% e é menor do que 
a eficiência teórica máxima.
d) Incorreta,pois a eficiência de seu equipamento é de 62,5% e é maior 
do que a eficiência teórica máxima. 
e) Incorreta, pois a eficiência de seu equipamento é de 62,5% e é menor do 
que a eficiência teórica máxima.
2 ENADE (2011) Suponha que um motor funcione como uma máquina 
térmica em um ciclo de Carnot, entre a temperatura T1 (fonte fria) e a 
temperatura T2 (fonte quente). Nessas condições, o seu rendimento 
é de 40%. Se T2 aumentar 20%, pode-se afirmar que:
a) o rendimento do motor também aumentará 20%. 
b) a variação de energia interna no ciclo aumentará. 
c) a quantidade de calor retirada da fonte quente diminuirá. 
d) a variação de entropia no ciclo diminuirá. 
e) o trabalho realizado no ciclo aumentará. 
47
FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
3 Dois assuntos muito importantes no estudo da Termodinâmica trazem 
informações que revolucionaram a era industrial: máquinas térmicas 
e a Segunda Lei. Dentre as afirmações abaixo, qual(is) está(ão) 
correta(s)? 
I- MÁQUINAS térmicas são dispositivos usados para converter energia 
mecânica em energia térmica com consequente realização de trabalho. 
II- O enunciado da Segunda Lei da Termodinâmica, proposto por Clausius, 
afirma que o calor não passa espontaneamente de um corpo frio para um 
corpo mais quente, a não ser forçado por um agente externo, como é o 
caso do refrigerador.
III- É possível construir uma máquina térmica que, operando em transformações 
cíclicas, tenha como único efeito transformar completamente em trabalho 
a energia térmica de uma fonte fria. 
IV- Nenhuma máquina térmica, operando entre duas temperaturas fixadas, 
pode ter rendimento maior que a máquina ideal de Carnot, operando entre 
essas mesmas temperaturas. São corretas apenas. 
a) I e II.
b) II e III. 
c) I, III e IV. 
d) II e IV.
4 As máquinas térmicas funcionam acopladas a duas fontes térmicas 
mantidas em temperaturas distintas. A chamada fonte quente, 
mantida à temperatura T1, é responsável pelo fornecimento de 
calor Q1 à máquina, e a fonte fria, mantida à temperatura T2 (T2 < 
T1), recebe o calor excedente Q2, ou seja, o calor não convertido em 
trabalho. Dentre as propostas a seguir, qual corresponde à equação 
do trabalho realizado pela máquina térmica:
a) τ = Q1 - Q2.
b) τ = Q2 - Q1 .
c) τ = Q1 + Q2 .
d) τ = Q1 ÷ Q2 .
e) NDA.
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FÍSICA EXPERIMENTAL PARA O ENSINO I
5 Durante uma transformação, sabemos que um gás pode trocar 
energia com o meio externo sob duas formas: calor (Q) e trabalho (τ). O 
resultado destas trocas energéticas faz com que a energia interna do 
gás (ΔU) aumente, diminua ou permaneça constante. A Primeira Lei da 
Termodinâmica é, então, uma Lei da Conservação da Energia, podendo 
ser enunciada da seguinte forma:
a) Q = τ + ΔU .
b) Q = τ - ΔU .
c) Q = - τ + ΔU .
d) Q = - τ - ΔU .
e) Q = τ x UΔ .