Resolução do Exame de Física da 10ª Classe – 1ª Chamada 2024
1. Qual será o sinal das cargas eléctricas, que dois corpos inicialmente neutros adquirem após a electrização por fricção?
Resolução
Na electrização por fricção (ou atrito), dois corpos inicialmente neutros adquirem cargas eléctricas de sinais opostos (um positivo e outro negativo).
Explicação:
- Os corpos neutros possuem quantidades iguais de cargas positivas (protões) e negativas (electrões).
- Durante o atrito, ocorre transferência de electrões (cargas negativas) de um corpo para o outro, devido a diferenças na afinidade electrónica dos materiais.
- O corpo que perde electrões fica com excesso de cargas positivas → electrizado positivamente.
- O corpo que ganha electrões fica com excesso de cargas negativas → electrizado negativamente.
A quantidade total de carga elétrica conserva-se (Lei da Conservação da Carga), então as cargas finais são iguais em módulo, mas de sinais contrários.
2. Num condutor de bronze, passam 4×1020 electrões em 4 segundos. Qual é, em Amperes, o valor da intensidade de corrente eléctrica que passa por este condutor? (e = 1,6×10–19 C)
Resolução
Passo 1: Extração de dados
Número de electrões: n = 4×1020 e–
Tempo: t = 4 s
Carga elementar: e = 1,6×10–19 C
Passo 2: Cálculo da carga total transferida:
Passo 3: Cálculo da corrente:
3. O gráfico mostra a variação da intensidade de corrente eléctrica (I), num condutor, em função da tensão (U).
a) O condutor obedece à lei de Ohm? Justifique.
b) Qual é, em Ohm, o valor da resistência eléctrica para a tensão de 1,0 V?
Resolução
a) O condutor obedece à lei de Ohm? Justifique.
Um condutor é óhmico quando obedece à Lei de Ohm, ou seja:
A corrente elétrica I que o percorre é directamente proporcional à tensão U aplicada nos seus terminais, e a constante de proporcionalidade é a resistência R, que se mantém constante independentemente de U ou I.
Matematicamente: U = R ⋅ I
Características de um condutor ôhmico:
- Reta pela origem no gráfico I × U.
- Resistência constante para qualquer valor de U ou I (desde que condições físicas como temperatura não mudem).
A partir do gráfico é possível notar o seguinte:
- Quando a tensão U = 1,0 V a corrente é 0,2 A, pela lei de Ohm, pode-se calcular a resistência:
- Quando a tensão U = 2,0 V a corrente é 1,0 A pela lei de Ohm, pode-se calcular a resistência:
Feito isso, nota-se que a resistência varia, logo o condutor não é óhmico, pois o condutor óhmico não varia a sua resistência.
b) Qual é, em Ohm, o valor da resistência eléctrica para a tensão de 1,0 V?
Quando a tensão U = 1,0 V a corrente é 0,2 A, pela lei de Ohm, pode-se calcular a resistência:
4. A figura representa um circuito eléctrico, onde flui de A para B uma corrente eléctrica de 2 A.
a) Qual é, em Ohm, a resistência equivalente do circuito?
b) Qual é, em Volt, o valor da tensão eléctrica total do circuito?
Resolução
A figura representa uma associação em paralelo de 3 resistências, onde flui uma corrente de 2 A, entre os pontos A e B, essa corrente que flui por esses pontos, é a corrente total do circuito. Entretanto, antes de avançar para a resolução é necessário perceber o comportamento da tensão e corrente num circuito em paralelo:
- Tensão: mesma em todo circuito, ou seja, a tensão total, é igual a tensão em cada resistência.
- Corrente: a corrente total do circuito divide-se em cada resistência, ou seja, a corrente total é igual a soma algébrica de cada corrente em cada resistência.
Passo 1: Extração de dados
a) Qual é, em Ohm, a resistência equivalente do circuito?
c) Qual é, em Volt, o valor da tensão eléctrica total do circuito?
5. Uma certa quantidade de água é aquecida através de um termo acumulador ligado a uma tomada doméstica de 220 V, durante 6 minutos. Qual é, em Joules, a quantidade de energia dissipada em calor, sabendo que a intensidade de corrente eléctrica é de 20 A?
Resolução
Passo 1: Extração de dados
Passo 2: Conversão para o Sistema Internacional todas as grandezas
Todas as grandezas devem estar no SI, nesse exercício em particular, todas as grandezas estão no SI, excepto o tempo, que está em minutos, e deve-se converter para segundos, desse modo, temos:
Passo 3: Cálculo do trabalho
6. Qual é, em segundos, o período de oscilação de um pêndulo de mola, cuja rigidez é de 1N/m, sabendo que na sua extremidade está preso um corpo de massa igual a 4 kg? (Use π = 3)
Resolução
Passo 1: Extração de dados
Passo 2: Cálculo do período
7. O pêndulo da figura oscila entre os pontos L e M. Ele gasta 1 segundo para sair de L até M. Determine:
a) A amplitude do pêndulo.
b) O período do pêndulo.
Resolução
Passo 1: Extração de dados
a) A amplitude do pêndulo.
A amplitude é a distância entre o ponto de equilíbrio até uma das suas extremidades, olhando para a figura, nota-se as extremidades são os pontos L e M, o ponto de equilíbrio é O, desse modo:
b) O período do pêndulo.
Período é o tempo necessário que uma partícula leva para completar uma volta completa, ou seja, é o tempo que uma partícula leva para sair do ponto L e voltar novamente do ponto L.
O pêndulo para sair de L para M, leva 1 s, e para voltar para o ponto L, levará outros 1 s, assim sendo, o período é de 2 s.
T = 2 s.
8. O gráfico representa a propagação de uma onda mecânica de comprimento igual a 6 metros. Determine:
a) O período da onda.
b) A velocidade de propagação da onda.
Resolução
a) O período da onda.
Para determinar o período, vamos antes contar o número de voltas que a onda realiza em 12 s, a figura abaixo mostra que a onda realizou 2 voltas completas (n = 2), até 12 s, temos:
b) A velocidade de propagação da onda.
Conhecendo o valor do comprimento da onda que é de 6 m, e o período determinado na alínea anterior (T = 6 s), a velocidade será dado por:
9. Das alternativas abaixo, escolha a que melhor completa a seguinte afirmação:
No sul geográfico da terra localiza-se a/o…
A carga negativa. C pólo norte magnético
B carga positiva. D pólo sul magnético.
Resolução
A afirmação correcta é:
No sul geográfico da Terra localiza-se o pólo norte magnético.
Isso porque:
- O pólo sul geográfico da Terra coincide, aproximadamente, com o pólo norte magnético do planeta (onde as linhas do campo magnético entram na Terra).
- Lembrando: a bússola aponta para o norte geográfico porque o pólo norte da agulha magnética é atraído pelo pólo sul magnético da Terra, que fica no norte geográfico.
Resposta correta: C) pólo norte magnético.
10. Um móvel percorre uma trajectória rectilínea de acordo com o gráfico.
a) Classifique o tipo de movimento em cada trajecto (A e B).
b) Calcule, em m/s2, a aceleração do móvel no trajecto A.
c) Qual é, em metros, o espaço percorrido no intervalo de 2 a 5 s?
Resolução
a) Classifique o tipo de movimento em cada trajecto (A e B).
O móvel está animado de um movimento variado, ou seja, de um instante para outro, muda o tipo de movimento. Olhando para o gráfico, temos:
Trecho A: De 0 a 2 s, o móvel está animado de Movimento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA), pois a velocidade aumenta em cada unidade de tempo.
Trecho B: De 2 a 5 s, o móvel está animado de Movimento Rectilíneo Uniforme (MRU), pois a velocidade não varia em cada unidade de tempo, ou seja, a velocidade é constante.
b) Calcule, em m/s2, a aceleração do móvel no trajecto A.
c) Qual é, em metros, o espaço percorrido no intervalo de 2 a 5 s?
No intervalo de 2 a 5 s, o móvel está animado em MRU, para tal, a equação a usar será do espaço no MRU, desse modo:
Outra forma de resolução:
No intervalo de 2 a 5 s, a figura que se formou é um rectângulo, basta então calcular a área do rectângulo.
Leia também: RESOLUÇÃO DO EXAME DE FÍSICA DA 10ª CLASSE DO ANO DE 2021 – 1ª CHAMADA